一种led摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法
【专利摘要】一种LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法。包括同一个前照灯里的远光灯和近光灯用反射器自由曲面的形成方法，特征是远光灯为一种，其LED芯片发光面与照明面平行，近光灯为二种，即其LED芯片发光面与照明面垂直的近光灯一和其LED芯片发光面与照明面平行的近光灯二，各反射器自由曲面的形成方法是以LED芯片发光面中心点为原点建立直角坐标系，在原点前方距离25米处确设照明面，将照明面上的照明区域进行环带划分或网格划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器自由曲面上的一条自由曲线并旋转得到自由曲面模型，或计算得到反射器自由曲面上的一系列自由曲线并组成自由曲面模型。
【专利说明】一种LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及摩托车照明灯灯具的设计方法，具体是一种远光灯和近光灯为一体结构的LED摩托车前照灯用反射器的自由曲面的形成方法。
【背景技术】
[0002]普遍使用的传统摩托车前照灯，结构一般由灯罩、灯壳、反射器、灯丝灯泡、灯座、防尘盖、灯光调整螺钉等组成。灯泡内有两条灯丝，一条为远光灯丝，一条为近光灯丝。为了解决传统灯丝灯泡的前照灯存在照明耗电耗能较大、断电情况下照明持续时间短、灯泡寿命短等问题，目前已经开始采用具有节能、环保、体积小、响应快、寿命长以及抗震能力强等优良特性的LED光源的前车灯，并且将成为今后发展的趋势。摩托车前照灯的新国家标准中目前已添加了使用LED光源摩托车前照灯的相关条款，针对LED光源特点，新国家标准对光斑形状及光照强度方面有了不同的要求和规定，如何更好的适应新国家标准的新要求来设计摩托车前照灯，成为业界研究和探索的迫切课题。
[0003]中国专利申请第201110255957.7号公开的一种LED汽车照明用的近光灯和远光灯为一体的反射器，其自由曲面形成方法的特点是:对于近光灯，以LED光源为坐标原点建立坐标系，对于远光灯，以距离LED光源的距离D点为坐标原点建立坐标系，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；首先对光源立体角进行划分，然后根据汽车前照灯在照明面上照度分布特征，运用能量守恒定律，把照明面上的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。这一前照灯反射器自由曲面的设计方法，可以适用于汽车前照灯的近光灯和远光灯为一体结构使用，但不适用于摩托车前照灯的近光灯和远光灯的设计要求，而且方法比较繁琐和复杂，给设计上增加了难度。
【发明内容】
[0004]为了克服现有缺乏LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的较为成熟的、能够适应摩托车前照灯新国家标准要求的设计方法，汽车前照灯反射器自由曲面的设计方法不适用于摩托车前照灯设计要求、且方法比较繁琐和复杂的缺陷，本发明的目的是提供一种改进的LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法，可以克服现有技术的缺陷。
[0005]本发明其技术问题所采用的技术方案是:一种LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法，包括所述同一个前照灯里的远光灯用反射器自由曲面的形成方法和近光灯用反射器自由曲面的形成方法，其特征是:所述远光灯为一种，其LED芯片发光面与照明面平行，所述近光灯为二种，即其LED芯片发光面与照明面垂直的近光灯一和其LED芯片发光面与照明面平行的近光灯二，其中各反射器自由曲面的形成方法是:
远光灯用反射器的自由曲面的形成方法为:以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O1建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X1O1Y1平面，过原点并与X1O1Y1平面垂直的轴为Z1轴,其中X1O1Z1平面为水平面,在坐标原点O1前方距离25米处、与Z1轴交点为O1且平行于X1O1Y1平面的平面X1Oiyi设为照明面，点O1为照明面的中心点，将反射器的前部在照明面上的照明区域设定为以照明面中心点O1下方的圆形区域，将反射器的后部在照明面上的照明区域设定为以照明面中心点O1为中心的椭圆形区域，然后分别对该圆形区域进行环带划分和对该椭圆形区域进行网格划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器的前部自由曲面上的一条自由曲线，将自由曲线绕Z1轴旋转360°得到反射器的前部自由曲面模型，运用折射定律通过数值计算得到反射器的后部自由曲面上的一系列自由曲线，然后由这些自由曲线组成反射器的后部自由曲面模型；
近光灯一用反射器的自由曲面的形成方法为:所述反射器采用部分椭球面形的反射器，以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O2建立直角坐标系，以LED芯片发光面所在平面为X2O2Z2平面，过点O2并垂直于X2O2Z2平面的轴为Y2轴，其中X2O2Z2平面为水平面，在点O2前方距离25米处、与Z2轴交点为O2且平行于X2O2Y2平面的平面x2o2y2设为照明面，点O2为照明面的中心点，把照明面上的照明区域设定为照明面的中心点O2下方的以^轴对称的正倒梯形区域，然后对该正倒梯形区域进行网格划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器的自由曲面上的一系列自由曲线，然后由这些自由曲线组成自由曲面模型；
近光灯二用反射器的自由曲面的形成方法为:以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O3建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X3O3Y3平面，过原点O3并与X3O3Y3平面垂直的轴为Z3轴,其中X3O3Z3平面为水平面,在坐标原点O3前方距离25米处、与Z3轴交点为O3且平行于X3O3Y3平面的平面x3o3y3设为照明面，点O3为照明面的中心点，将照明面上的照明区域设定为以照明面中心点O3下侧的半圆形区域，然后对该半圆形区域进行环带划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器的上部自由曲面上的一条自由曲线和反射器的下部自由曲面上的一条自由曲线，将二条自由曲线各绕Z3轴旋转180°合并得到整个反射器的自由曲面模型。
[0006]上述技术方案所述远光灯用反射器的前部自由曲面的形成方法中对该圆形区域进行环带划分，可以是首先通过Y1轴的负半径确定圆形区域的圆心和半径r，然后将半径r1分成η份，以ri_k表示等分后半径r1的第k份，然后在相同的圆心上，以ri_k为半径画圆圈，将该圆形区域划分为圆形环带区域。
[0007]上述技术方案所述远光灯用反射器的后部自由曲面的形成方法中对该椭圆形区域进行网格划分，可以是首先把椭圆形区域的椭圆长半轴a和短半轴b分别等分成η份，以Bi和匕分别表示等分后长半轴a的第i份和短半轴b的第i份，然后以照明面中心点O1为中心，将照明区域划分为η份椭圆形环带区域，然后将照明面上任意一点和点O1的连线与X轴的夹角ω等分成m份，以表示等分后ω的第j份，以点O1为端点，与X轴的夹角为ω j的射线束将每一份椭圆形环带区域再细分为m份，这样将该椭圆形区域划分成mXn个网格。
[0008]上述技术方案所述近光灯一用反射器的自由曲面的形成方法中对该正倒梯形区域进行网格划分，可以是首先把正倒梯形区域的上底半长P和下底半长q分别等分成η份，分别用Pi和Qi表示P和q的第i份，将对应的Pi和I 一一用直线相连，再将正倒梯形区域的高h等分为m份，用&表示h的第j份，然后在正倒梯形区域上以h为纵坐标画水平线，这样就将正倒梯形区域划分成mXn个网格。
[0009]上述技术方案所述近光灯二用反射器的自由曲面的形成方法中对该半圆形区域进行环带划分，可以是以照明面中心点O3为圆心，将半圆形区域的半径r2分成η份，以Ivi表示等分后半径1"2的第i份，然后在相同的圆心上，以IVi为半径画半圆圈，将该半圆形区域划分为半圆形环带区域。
[0010]上述技术方案所述远光灯用反射器的前部自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，可以是把出射光线G1与Z1轴正方向的夹角Ct1分成η份(Ct1可以设置为30° ( 40° )，用表示^的第k份，与所述环带划分的IVk一一对应，将Φ 代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一份半圆形环带区域的能量，算出对应的Φη数值。
[0011]上述技术方案所述远光灯用反射器的后部自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，可以是把出射光线G2与Z1轴正方向的夹角Φ2分成η份(Φ2可以设置为0° < Φ2 < 60° ),用Φ2_?表不Φ2的第i份，Φ2与所述网格划分的Si和IDi一一对应，把出射光线G2在X1O1Y1平面上的投影与X1轴的夹角Θ分成m份(Θ可以设置为0° < Θ < 360° ),用Θ」表不Θ的第j份，Θ」与所述网格划分的COj 对应，将
和Θ」代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一个小网格区域的能量，算出对应的Φη和Gj数值。
[0012]上述技术方案所述近光灯一用反射器的自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，可以是把出射光线匕与22轴正方向的夹角α分成η份(α可以设置为0° < α < 180° ),用a i表不α的第i份，Cti与所述网格划分的Pi和Qi一一对应，把出射光线G3在X2O2Y2平面上的投影与X2轴的夹角β分成m份(β可以设置为-90°≤β≤60° )，用β」表示β的第j份，β」与所述网格划分的Iij 一一对应，将Cii和β」代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一个小网格区域的能量，算出对应的a i和^数值。
[0013]上述技术方案所述近光灯二用反射器的自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，可以是把出射光线G4与Z2轴正方向的夹角Φ3分成η份(小3可以设置为30° < Φ < 90° ),用Φ3_?表不Φ3的第i份，Φ3-?与所述环带划分的IVi对应，将Φμ代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一份半圆形环带区域的能量，算出对应的Φ”数值。
[0014]上述技术方案所述远光灯用反射器的前部自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到光学透镜自由曲面上的一条自由曲线，可以是先设初始点的夹角Φ !值为
30°，然后设定远光灯用反射器前部的平面与LED芯片发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线。
[0015]上述技术方案所述远光灯用反射器的后部自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到光学透镜自由曲面上的一系列自由曲线，可以是先设初始点的夹角Φ 2值为
0°，然后设定远光灯用反射器后部的平面与LED芯片发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置；固定夹角Θ的值(如设夹角θ为O。)，通过改变夹角Φ2的值(夹角Φ由0°增加到60° )，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线；再通过分别固定不同的夹角Θ的值(0° ≤ Θ≤360° )，并改变夹角Φ2的值(夹角小2由0°增加到60° )，便可分别进行计算得到自由曲面上的一系列自由曲线。
[0016]上述技术方案所述近光灯一用反射器的自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到光学透镜自由曲面上的一系列自由曲线，可以是先设初始点的夹角α值为0°，然后设定近光灯一用反射器的平面与LED芯片发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置；固定夹角β的值(如设夹角β为-90° )，通过改变夹角α的值(夹角α由0°增加到180° )，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线；再通过分别固定不同的夹角β的值(-90° ≤ β ≤<60° )，并改变夹角α的值(夹角α由0°增加到180° )，便可分别进行计算得到自由曲面上的一系列自由曲线。
[0017] 上述技术方案所述近光灯一用反射器的自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到光学透镜自由曲面上的一条自由曲线，可以是先设初始点的夹角Φ3值为30°，然后设定近光灯用反射器后部的平面与LED芯片发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线。
[0018]本发明的有益效果:上述技术方案是一种符合摩托车前照灯新国家标准要求的比较简便、而且比较成熟可行的摩托车前照灯的各反射器的自由曲面设计方法，可以作为摩托车前照灯的一种新设计提供关键性的设计依据。
[0019]以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是实施本发明的一种摩托车前照灯的前面立体示意图。
[0021]图2是图1中的远光灯用反射器与照明面之间关系的示意图。
[0022]图3是图1中的近光灯一用反射器与照明面之间关系的示意图。
[0023]图4是图1中的近光灯二用反射器与照明面之间关系的示意图。
[0024]图5是图2远光灯用反射器前部自由曲面的对光源立体角进行划分的示意图。
[0025]图6是图2远光灯用反射器后部自由曲面的对光源立体角进行划分的示意图。
[0026]图7是图3近光灯一用反射器自由曲面的对光源立体角进行划分的示意图。
[0027]图8是图4近光灯二用反射器自由曲面的对光源立体角进行划分的示意图。
[0028]图中:1、2和3、远光灯；4、近光灯一 ；5、近光灯二 ；6、指示灯；7、8和9、反射器；
10,LED芯片；11、照明面；12、LED芯片；13、照明面；14、LED芯片；15、照明面；16、远光灯用反射器的前部；17、圆形区域；18、远光灯用反射器的后部；19、椭圆形区域；20、正倒梯形区域；21、半圆形区域。
【具体实施方式】
[0029]参照图1，本摩托车前照灯，包括三个并排布置在上侧的结构相同的照明区域互相叠加的远光灯1、2和3，一个布置在下侧的近光灯一 4，一个布置在下侧的近光灯二 5，一个指示灯6。
[0030]参照图2?图4，本LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法，包括所述同一个前照灯里的远光灯I等用反射器7等的自由曲面的形成方法和近光灯4、5用反射器8、9的自由曲面的形成方法，其特征是:所述远光灯1、2或3为一种，其LED芯片10发光面与其照明面11平行，所述近光灯4、5为二种，即其LED芯片12发光面与其照明面13垂直的近光灯一 4和其LED芯片14发光面与其照明面15平行的近光灯二 5，所述各反射器7、8、9的自由曲面的形成方法是:
远光灯I用反射器7的自由曲面的形成方法为:参照图2，以LED芯片10发光面的中心点为坐标原点O1建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X1O1Y1平面，过原点O1并与X1O1Y1平面垂直的轴为Z1轴，其中X1O1Z1平面为水平面，在坐标原点O1前方距离25米处、与Z1轴交点为O1且平行于X1O1Y1平面的平面X1O1Y1设为照明面，点O1为照明面的中心点，将反射器7的前部16在照明面11上的照明区域设定为以照明面中心点O1下方的圆形区域17，将反射器7的后部18在照明面11上的照明区域设定为以照明面中心点O1为中心的椭圆形区域19，然后分别对该圆形区域17进行环带划分和对该椭圆形区域19进行网格划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器的前部自由曲面上的一条自由曲线，将自由曲线绕Z1轴旋转360°得到反射器7的前部16的自由曲面模型，运用折射定律通过数值计算得到反射器7的后部18的自由曲面上的一系列自由曲线，然后由这些自由曲线组成反射器7的后部18的自由曲面模型；
近光灯一 4用反射器8的自由曲面的形成方法为:参照图3，反射器8采用部分椭球面形的反射器，以LED芯片11发光面的中心点为坐标原点O2建立直角坐标系，以LED芯片11发光面所在平面为X2O2Z2平面，过点O2并垂直于X2O2Z2平面的轴为Y2轴，其中X2O2Z2平面为水平面，在点O2前方距离25米处、与Z2轴交点为O2且平行于X2O2Y2平面的平面x2o2y2设为照明面13，点O2为照明面13的中心点，把照明面13上的照明区域设定为照明面13的中心点O2下方的以y2轴对称的正倒梯形区域20，然后对该正倒梯形区域20进行网格划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器8的自由曲面上的一系列自由曲线，然后由这些自由曲线组成反射器8的自由曲面模型；
近光灯二 5用反射器9的自由曲面的形成方法为:参照图4，以LED芯片12发光面的中心点为坐标原点O3建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X3O3Y3平面，过原点O3并与X3O3Y3平面垂直的轴为Z3轴，其中X3O3Z3平面为水平面，在坐标原点O3前方距离25米处、与Z3轴交点为O3且平行于X3O3Y3平面的平面x3o3y3设为照明面15，点O1为照明面的中心点，将照明面15上的照明区域设定为以照明面15中心点O1下侧的半圆形区域21，然后对该半圆形区域21进行环带划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器9的上部22的自由曲面上的一条自由曲线和反射器9的下部23的自由曲面上的一条自由曲线，将二条自由曲线各绕Z3轴旋转180°，合并得到整个反射器9的自由曲面模型。
[0031]另外，对于远光灯I用反射器7的前部16的自由曲面的形成方法:
参照图2和图5，所述对反射器I的前部16在照明面11的该圆形区域17进行环带划分，是首先通过Y1轴的负半径确定圆形区域17的圆心和半径r，然后将半径&分成η份，以IVk表示等分后半径巧的第k份，然后在相同的圆心上，以ri_k为半径画圆圈，将该圆形区域17划分为圆形环带区域。
[0032]所述反射器7的前部16自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，是把出射光线61与21轴正方向的夹角(J)1分成η份((J)1可以设置为30° < (J)1S
40° )，用表示Ct1的第k份，与所述环带划分的IVk—一对应，将代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一份半圆形环带区域的能量，算出对应的
Φ卜k数值。
[0033]所述反射器7的前部16的自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到反射器7的前部16的自由曲面上的一条自由曲线，是先设初始点的夹角C^1值为30°，然后设定反射器7的前部16的平面与LED芯片发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线。
[0034]对于远光灯I用反射器7的后部18的自由曲面的形成方法:
参照图2和图6，所述对反射器7的后部18在照明面11的该椭圆形区域19进行环带划分，是首先把椭圆形区域19的椭圆长半轴a和短半轴b分别等分成η份，以ai和h分别表示等分后长半轴a的第i份和短半轴b的第i份，然后以照明面11中心点O1为中心，将照明区域划分为η份椭圆形环带区域，然后将照明面上任意一点和点O1的连线与X轴的夹角ω等分成m份，以表示等 分后ω的第j份，以点O1为端点，与X轴的夹角为的射线束将每一份椭圆形环带区域再细分为m份，这样将该椭圆形区域19划分成mXn个网格。
[0035]所述反射器7的后部18的自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，可以是把出射光线G2与Z1轴正方向的夹角Φ2分成η份(Φ2可以设置为0° ≤Φ2 ≤60° ),用表不的第i份，与所述网格划分的Si和IDi对应，把出射光线G2在X1O1Y1平面上的投影与X1轴的夹角Θ分成m份(Θ可以设置为
O。≤θ≤360。)，用
θj表不θ的第j份，θj与所述网格划分的ωj 对应，将Φ2-?和9」代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一个小网格区域的能量，算出对应的Φ”和Θ」数值。
[0036]所述反射器7的后部18的自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到光学透镜自由曲面上的一系列自由曲线，是先设初始点的夹角Φ2值为0°，然后设定反射器7的后部18的平面与LED芯片10发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置；固定夹角Θ的值(如设夹角Θ为O。)，通过改变夹角Φ2的值(夹角Φ由0°增加到60° )，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线；再通过分别固定不同的夹角Θ的值(0° ( Θ ^ 360° )，并改变夹角Φ2的值(夹角$2由0°增加到60° )，便可分别进行计算得到自由曲面上的一系列自由曲线。
[0037]对于近光灯一 4用反射器8的自由曲面的形成方法:
参照图3和图7，所述反射器8的自由曲面的形成方法中对该正倒梯形区域20进行网格划分，是首先把正倒梯形区域20的上底半长P和下底半长q分别等分成η份，分别用Pi和Qi表示P和q的第i份，将对应的Pi和％ —一用直线相连，再将正倒梯形区域20的高h等分为m份，用hj表示h的第j份，然后在正倒梯形区域20上以hj为纵坐标画水平线，这样就将正倒梯形区域20划分成mXn个网格。
[0038]所述反射器8的自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，是把出射光线G3与Z2轴正方向的夹角α分成η份(α可以设置为0° ( α≤180° )，用ct j表不α的第i份，Cti与所述网格划分的Pi和qi 对应，把出射光线G3在X2O2Y2平面上的投影与&轴的夹角β分成m份(β可以设置为-90°≤β≤60° )，用β」表示β的第j份，β」与所述网格划分的比一一对应，将^和β」代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一个小网格区域的能量，算出对应的^和^数值。
[0039]所述反射器8的自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到发射器自由曲面上的一系列自由曲线，是先设初始点的夹角α值为0°，然后设定反射器8的平面与LED芯片11发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置；固定夹角β的值(如设夹角β为-90° )，通过改变夹角α的值(夹角α由0°增加到180° )，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线，再通过分别固定不同的夹角β的值(-90°≤β <60° )，并改变夹角α的值(夹角α由0°增加到180° )，便可分别进行计算得到自由曲面上的一系列自由曲线。
[0040]对于近光灯二 5用反射器9的自由曲面的形成方法:
所述反射器9的自由曲面的形成方法中对该半圆形区域21进行环带划分，是以照明面中心点O3为圆心，将半圆形区域21的半径r2分成η份，以^vi表示等分后半径r2的第i份，然后在相同的圆心上，以IVi为半径画半圆圈，将该半圆形区域划21分为半圆形环带区域。
[0041]所述反射器9自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，是把出射光线G4与Z3轴正方向的夹角Φ3分成η份(Φ3可以设置为30°≤Φ≤90° )，用
Φ3-?表不Φ3的第i份，Φ3-?与所述环带划分的IVi 对应，将Φ3_?代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一份半圆形环带区域的能量，算出对应的Φμ数值。
[0042]所述反射器9的自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到光学透镜自由曲面上的一条自由曲线，是先设初始点的夹角Φ3值为30°，然后设定反射器9的平面与LED芯片12发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线。
【权利要求】
1.一种LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法，包括所述同一个前照灯里的远光灯用反射器自由曲面的形成方法和近光灯用反射器自由曲面的形成方法，其特征是:所述远光灯为一种，其LED芯片发光面与照明面平行，所述近光灯为二种，即其LED芯片发光面与照明面垂直的近光灯一和其LED芯片发光面与照明面平行的近光灯二，其中各反射器自由曲面的形成方法是: 远光灯用反射器的自由曲面的形成方法为:以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O1建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X1O1Y1平面，过原点并与X1O1Y1平面垂直的轴为Z1轴,其中X1O1Z1平面为水平面,在坐标原点O1前方距离25米处、与Z1轴交点为O1且平行于X1O1Y1平面的平面X1Oiyi设为照明面，点O1为照明面的中心点，将反射器的前部在照明面上的照明区域设定为以照明面中心点O1下方的圆形区域，将反射器的后部在照明面上的照明区域设定为以照明面中心点O1为中心的椭圆形区域，然后分别对该圆形区域进行环带划分和对该椭圆形区域进行网格划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器的前部自由曲面上的一条自由曲线，将自由曲线绕Z1轴旋转360°得到反射器的前部自由曲面模型，运用折射定律通过数值计算得到反射器的后部自由曲面上的一系列自由曲线，然后由这些自由曲线组成反射器的后部自由曲面模型； 近光灯一用反射器的自由曲面的形成方法为:所述反射器采用部分椭球面形的反射器，以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O2建立直角坐标系，以LED芯片发光面所在平面为X2O2Z2平面，过点O2并垂直于X2O2Z2平面的轴为Y2轴，其中X2O2Z2平面为水平面，在点O2前方距离25米处、与Z2轴交点为O2且平行于X2O2Y2平面的平面x2o2y2设为照明面，点O2为照明面的中心点，把照明 面上的照明区域设定为照明面的中心点O2下方的以^轴对称的正倒梯形区域，然后对该正 倒梯形区域进行网格划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器的自由曲面上的一系列自由曲线，然后由这些自由曲线组成自由曲面模型； 近光灯二用反射器的自由曲面的形成方法为:以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O3建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X3O3Y3平面，过原点O3并与X3O3Y3平面垂直的轴为Z3轴,其中X3O3Z3平面为水平面,在坐标原点O3前方距离25米处、与Z3轴交点为O3且平行于X3O3Y3平面的平面x3o3y3设为照明面，点O3为照明面的中心点，将照明面上的照明区域设定为以照明面中心点O3下侧的半圆形区域，然后对该半圆形区域进行环带划分，再运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，然后运用折射定律通过数值计算得到反射器的上部自由曲面上的一条自由曲线和反射器的下部自由曲面上的一条自由曲线，将二条自由曲线各绕Z3轴旋转180°合并得到整个反射器的自由曲面模型。
2.按权利要求1所述的LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法，其特征是所述对远光灯用反射器的前部的该圆形区域17进行环带划分，是首先通过yi轴的负半径确定圆形区域的圆心和半径r，然后将半径η分成η份，以ri_k表示等分后半径η的第k份，然后在相同的圆心上，以IVk为半径画圆圈，将该圆形区域17划分为圆形环带区域；反射器的前部的自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，是把出射光线G1与Z1轴正方向的夹角(J)1分成η份,用Φη表示Φ:的第k份，Φ η与所述环带划分的IVk—一对应，将Φ η代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一份半圆形环带区域的能量，算出对应的Φη数值；反射器的前部自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到反射器的前部自由曲面上的一条自由曲线，是先设初始点的夹角Φ !值为30°，然后设定反射器的前部的平面与LED芯片发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线。
3.按权利要求1所述的LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法，其特征是所述对远光灯用反射器的后部的该椭圆形区域进行环带划分，是首先把椭圆形区域的椭圆长半轴a和短半轴b分别等分成η份，以％和h分别表示等分后长半轴a的第i份和短半轴b的第i份，然后以照明面中心点O1为中心，将照明区域划分为η份椭圆形环带区域，然后将照明面上任意一点和点O1的连线与X轴的夹角ω等分成m份，以表示等分后ω的第j份，以点O1为端点，与X轴的夹角为ω j的射线束将每一份椭圆形环带区域再细分为m份，这样将该椭圆形区域19划分成mXn个网格；反射器的后部的自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，可以是把出射光线G2与Z1轴正方向的夹角Φ2分成η份,用Φ2_?表不Φ2的第i份，Φ2与所述网格划分的ai和h 对应，把出射光线G2在X1O1Y1平面上的投影与X1轴的夹角Θ分成m份，用Θ」表示Θ的第j份，Θ」与所述网格划分的—一对应，将φ”和0」代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一个小网格区域的能量，算出对应的Φ”和数值；反射器的后部自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到光学透镜自由曲面上的一系列自由曲线，是先设初始点的夹角Φ2值为0°，然后设定反射器7的后部18的平面与LED芯片10发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置；固定夹角Θ的值，通过改变夹角Φ2的值，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线；再通过分别固定不同的夹角Θ的值，并改变夹角Φ2的值，便可分别进行计算得到自由曲面上的一系列自由曲线。
4.按权利要求1、2或3所述的LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法，其特征是所述近光灯一用反射器的自由曲面的形成方法中对该正倒梯形区域进行网格划分，是首先把正倒梯形区域的上底半长P和下底半长q分别等分成η份，分别用Pi和qi表示P和q的第i份，将对应的Pi和Qi —一用直线相连，再将正倒梯形区域的高h等分为m份，用hj表示h的第j份，然后在正倒 梯形区域上以Iij为纵坐标画水平线，这样就将正倒梯形区域划分成mXn个网格；所述反射器的自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，是把出射光线63与4轴正方向的夹角α分成η份，用Cii表示α的第i份，a i与所述网格划分的Pi和Qi —一对应，把出射光线G3在X2O2Y2平面上的投影与X2轴的夹角β分成m份,用β j表不β的第j份，β j与所述网格划分的hj 对应,将a i和β」代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一个小网格区域的能量，算出对应的a i和β j数值；所述反射器的自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到发射器自由曲面上的一系列自由曲线，是先设初始点的夹角α值为0°，然后设定反射器8的平面与LED芯片11发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置；固定夹角β的值，通过改变夹角α的值，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线，再通过分别固定不同的夹角β的值，并改变夹角α的值，便可分别进行计算得到自由曲面上的一系列自由曲线。
5.按权利要求1、2或3所述的LED摩托车前照灯用反射器自由曲面的形成方法，其特征是所述近光灯二用反射器的自由曲面的形成方法中对该半圆形区域进行环带划分，是以照明面中心点O3为圆心，将半圆形区域的半径r2分成η份，以Ivi表示等分后半径r2的第i份，然后在相同的圆心上，以IVi为半径画半圆圈，将该半圆形区域划分为半圆形环带区域；所述反射器自由曲面的形成方法中运用能量守恒定律对光源立体角进行划分，是把出射光线G4与Z3轴正方向的夹角Φ3分成η份,用Φ3_?表不Φ3的第i份，Φ3_?与所述环带划分的IVi—一对应，将Φ”代入光通量公式，再将每一角度内光通量等于所述每一份半圆形环带区域的能量，算出对应的Φ”数值；所述反射器的自由曲面的形成方法中运用折射定律通过数值计算得到光 学透镜自由曲面上的一条自由曲线，是先设初始点的夹角Φ 3值为30°，然后设定反射器的平面与LED芯片发光面之间的距离，即确定了光入射面的位置，将以上确定的初始值代入折射定律的矢量公式进行计算，得到光出射面即自由曲面上的一条自由曲线。
【文档编号】F21Y101/02GK103542371SQ201310529654
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】陈培坑, 林祯彻, 王洪 申请人:广东骑光车灯工业有限公司