[实用新型]LED汽车照明用反射器及组合式前照灯

摘要

本实用新型提供LED汽车照明用反射器及组合式前照灯，反射器的内表面是自由曲面；对光源立体角进行划分，然后根据汽车前照灯的照度分布特征，运用能量守恒定律，把照明区域进行网格划分，然后运用折反射定律通过数值计算即得到最后的LED汽车照明的反射器自由曲面。组合式前照灯包括防护镜、近光LED光源、远光LED光源、灯壳、散热器、所述近光反射器和远光反射器，近光LED光源和远光LED光源分别安装在散热器伸入灯壳内部分的上下侧，灯壳安装在远光反射器、近光反射器外面，并与反射器紧密相连，两反射器顶面由灯壳支撑，底面由散热器支撑并固定。本实用新型具有体积小、视野宽、光能利用率高、散热良好和远近光切换方便的优点。

主权项

1.LED汽车照明用反射器，其特征在于所述反射器内表面平滑，反射器的内表面是自由曲面，构成光学反射面；反射器自由曲面的形状由限定如下：针对近光灯，以LED光源为坐标原点建立坐标系，而对于远光灯，LED光源与坐标原点的距离D，远、近光灯LED光源呈平行放置；以LED底面所在平面为XOZ平面，过原点并与平面垂直XOZ的轴为y轴，（1）目标照明面与LED的距离为d，对于近光灯，目标照明区域左半部分是长为a，宽为b的矩形区域，右半部分是高为a，上底为b下底为c的梯形区域；对于远光灯，目标照明区域是长为2a，宽为b的矩形区域，LED光源的总光通量为Q，目标区域的平均照度为E_v，E_v为总光通量除以目标区域面积，LED中心光强为I₀=Q/π；坐标系中θ为光线与Y轴组成的平面与YOZ平面的夹角，为出射光线与Y轴负方向的夹角；对光源的立体角进行离散化，在θ方向按角度ρ等分成m份，对于每一个θ，都将方向按角度ρ等分成n份，得到了θ(m)和的数组，m，n取值的大小根据精度要求确定；以每一份θ角内的每一份角内光源的能量为研究对象，每一小份立体角内的光通量为：（2）网格划分（2.1）近光目标照明区域网格划分对应于光源立体角的划分，照明面的直角坐标也相应的在x方向上分成m份，对于每一个x，都将y方向分成n份，在照明面直角坐标系中得到与光源立体角中θ(m)和数组一一对应的x(m)和y(m,n)数组；在目标照明区域左半部分上，每一份θ角所对应的是一个长为y(m,n+1)-y(m,n)，宽为x(m+1)-x(m)的矩形区域，该矩形区域的总能量为：Etotal=[x(m+1)-x(m)]·[y(m,n+1)-y(m,n)]·E_c式中，E_c表示照度值；由于国标GB4599近光灯的照明面上照度分布图中ZONEⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区域的照度值各不相同，故预设照度E，照度控制因子γ，对于不同区域有E_c=E·γ(i)    i＝1,2,3,4，其中0≤γ(i)≤1，i的取值与Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区域一一对应，且γ(i)值各不相同；在目标照明区域右半部分上，在划分时存在矩形区域和一部分三角形区域，矩形区域的划分与左半部分相同，对于三角形区域，其高为y(m,n+1)-y(m,n)，底边为x(m+1)-x(m)，该区域的总能量为：（2.2）远光目标照明区域网格划分远光目标照明区域为一个矩形区域，它是由近光反射器和远光反射器共同作用而形成；远光反射器作用的主要是在水平线上方形成一个矩形区域，其照明区域网格划分与近光目标照明区域左半部分的划分相同，不同之处在于照度分布，远光照明区域中规定区域照度值大小是由中间向两边递减，这里控制因子γ为一个递减的序列：式中0≤t≤5，j=1,2,…,m，网格区域与光源立体角间由能量守恒定律：Energy=Etotal从而得到对应的x(m)和y(m,n)数组；（3）由折反射定律限定所述曲面上点的法向量，利用这个法向量得出切平面，通过切平面与入射光线的交点限定曲线上点的坐标，折反射定律的矢量形式为：其中μ为折射率，为入射光线单位向量，为出射光线单位向量，为单位法向量；限定一个自由曲面反射器边界曲线的初始点(0,S,0)，远近光自由曲面边界曲线的初始点设为同一点，该初始点的位置决定整个反射器的尺寸；由这个初始点得出一条边界曲线；由边界曲线上的每一个点为初始点得出整个自由曲面；由（1）中所限定的θ和求出入射光线的单位向量，通过初始点的坐标和与其对应的反射光线的单位向量，得到初始点的法向向量，从而限定该点的切平面，该切平面与第二点的入射光线相交从而限定第二点，由前一点的切平面与下一点的法向量所在的直线相交得出下一点，通过计算机迭代得出所有点的坐标；由此限定了近光、远光反射器自由曲面的坐标；（4）得到的离散点的坐标依次导入到机械建模软件，进行放样拟合，得到最终的近光、远光反射器曲面形状。