[发明专利]一种紧凑型投射式LED车灯

说明书

本发明属于LED照明技术领域，公开了一种紧凑型投射式LED车灯，包括LED光源、TIR透镜、光形变换板。其中光形变换板分为三个区域，一个区域为柱透镜阵列区域，另外两个区域为楔形板区域。三颗LED分别经过三个TIR透镜准直后，分别入射到光形变换板上的三个区域，入射到柱透镜阵列区域的光经过柱透镜阵列后在目标面上产生均匀照度分布的条状光斑，入射到楔形板区域的两部分光经过楔形板偏转后，入射到指定的区域形成亮点。这三部分的光在目标面上叠加可以产生满足汽车近光照明的要求。这种车灯采取了投射的方式，采用了光形变换板实现车灯近光照度要求，没有使用任何遮光板，因此与传统的汽车近光灯相比，效率高、结构紧凑。

技术领域

本发明属于汽车照明技术领域，涉及对LED光源进行配光的技术，具体涉及一种紧凑型、投射式LED车灯。

背景技术

LED由于节能、环保、使用寿命长等优点等，正在逐渐代替卤素灯，在汽车照明中得到广泛应用。但是目前的LED车灯采取反射式的结构比较多，反射式结构车灯体积大，而且为了满足汽车照明的法规要求，产生清晰的截止线，往往需要遮光板，这样会遮挡掉一部分光，降低了LED车灯的光效，为了克服这一缺点，本发明提出了一种投射式结构的LED车灯，这种投射式结构的车灯，具有效率高，结构紧凑等优点。

发明内容

针对现有的反射式LED车灯结构比较大，且需要遮光板来遮挡一大部分光，光效率比较低，本发明使用了投射式的光学系统来实现对LED光源进行配光，不仅能满足汽车照明法规的要求，而且克服了现有反射式车灯结构比较大、效率比较低的缺点。

本发明所采用的技术方案是：一种紧凑型投射式LED车灯，包括至少一个LED车灯单元，一个LED车灯单元包括三个LED光源、分别与三个LED光源组合的三个TIR透镜，以及一个光形变换板。所述光形变换板设置在TIR透镜前方，所述光形变换板上设有三个光形变换区域，所述三个光形变换区域包括一个柱透镜阵列区域和两个楔形板区域。每颗LED出射的光线经过TIR透镜后，变成了准直光束，也就是发散角几乎为零的光束，分别经过三个TIR透镜出射的准直光束分别入射到光形变换板上的三个光形变换区域，分别经过三个光形变换区域折射后的光线共同照射到目标面上，在目标面上产生满足汽车近光照明要求的光形分布。

所述TIR透镜为一个旋转对称的结构，因此可以先设计一个透镜轮廓，如图2所示，绕图2中虚线表示的旋转轴进行360度旋转形成一个实体透镜。TIR透镜为旋转对称结构，因此通过分析光线在透镜轮廓中的传播情况即可分析TIR透镜的功能。TIR透镜的轮廓部分主要包括了4个部分，分别为S1面、S2面、S3面、S4面。其中S3面为透镜的内表面，该内表面为球面，S2面为平面出射面，S1面和S4面分别为自由曲面透射面和自由曲面反射面。LED光源放置在S3这个球面的球心上，LED光源经过这个球面内表面，光线不发生变化。光源出射的光线经过S3面出射后，再入射到面S1面上，经过S1面出射后变成了平行与旋转轴方向的光线，经过面S1出射的光线为透射区域. 光源出射的光线经过S3面出射后，再入射到S4面上，在S4面上发生了全反射，再经过S2面出射后变成了平行与旋转轴方向的光线，经过S4面上发生反射的区域成为反射区域。透射区域的角度范围一般为0-45度，反射区域为45-88度。

所述的光形变换板包括多个柱透镜阵列区域和楔形板区域。柱透镜阵列区域和楔形板区域数量比按1：2配置，如1个柱透镜阵列区域，配2个楔形板区域。

所述柱透镜阵列是由多个柱状透镜沿着半径方向排列，柱状透镜的截面是个半球面，准直光经过每个柱透镜先会聚然后再发散打到目标面上，每一个小光束经过一个柱透镜先会聚，再变得发散，可以扩展到目标面上很大的区域，目标面距离LED车灯距离为25米，这样每个入射到多个柱透镜上的出射后产生了多个光束，在目标面上叠加后产生均匀的照度分布，柱状透镜的半径R变化范围1-4mm, 柱状透镜阵列区域(X-Y平面)的大小要能覆盖从TIR透镜出射光的区域。