一种车灯光源、透镜及透镜的制造方法与流程

文档序号：12436040阅读：614来源：国知局

本发明涉及LED车灯，尤其是一种车灯光源、透镜及透镜的制造方法。

背景技术：

现有车灯也有集成远近光一体的，其光学系统可以分为透射式和直射式。投射式照明结构由LED、反射器、非球面透镜以及光型挡板组成，坐标原点在LED发光面中心，即LED发光面的中心处为坐标原点；反射器（椭球反射器）的第一焦点与坐标原点相同，LED发出的光线经椭球反射器反射后汇聚于该反射器的第二焦点处，经过光型挡板遮挡光线后，光线经过非球面透镜折射至车辆正前方，形成法规所需光型的明暗截止线；非球面透镜的焦点位于椭球反射器的第二焦点处；远光切换的时候需要增加电机进行切换。投射式光学系统的缺点：1、反光碗加工工艺比较繁琐，且需要电镀，污染大；2、近光灯设计时候需要增加挡板来实现，光的利用率低；3、远光灯设计的时候需要通过电机切换来实现，结构较为复杂。远近光切换直射式光学系统的原理：近光采用在光学路径上增加挡光片作出15或45度截止线（LED发光经过挡板切割然后经过凸透镜折射后形成光型，凸透镜的焦点在挡板上），然后加其他透镜或反光碗进行补光；远光采用透镜或者反光碗来实现。直射式光学系统的缺点：1、需要挡板来辅助做近光截止线，结构复杂，光的利用率低；2、需要其他透镜或者光学件来辅助补光实现近光；3、光光学件和近光不是一体的，需要分别加工生，生产加工复杂。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种车灯光源、透镜及透镜的制造方法，使车灯的结构更简单，生产成本更低。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种车灯光源，包括透镜和LED灯珠；所述透镜的入射面为平面，透镜的出射面包括第一出射曲面、第二出射曲面和第三出射曲面，第一曲面位于透镜的下半部分，第二出射曲面和第三出射曲面位于透镜的上半部分，第二出射曲面位于第一出射曲面的左上方，第三出射曲面位于第一出射曲面的右上方；第一出射曲面用于形成近光光型水平截止线以下的光斑，第二出射曲面用于形成15度角截止线，第三出射曲面用于形成远光光型的中心光斑；第一出射曲面与第二出射曲面的焦点重合且形成透镜的第一焦点，第三出射曲面的焦点形成透镜的第二焦点，LED灯珠包括设置在第一焦点处的第一LED灯珠和设置在第二焦点处的第二LED灯珠，第一LED灯珠与第一出射曲面和第二出射曲面配合形成近光光型，第一LED灯珠与第一出射曲面和第二出射曲面配合以及第二LED灯珠与第三出射曲面配合形成远光光型。本发明特殊的透镜结构，在没有反光杯和挡板的情况下可形成近光光型和远光光型，减少了反光杯电镀的工序，整个生产过程更环保；车灯结构减少了挡光片，直接实现近光，没有挡板对出光的阻挡，提高光的利用率；减少了电机实现远近光的切换，降低了成本；不需要反光杯，也不需要挡板，只需要一个透镜，车灯的体积更小。

作为改进，第一焦点的坐标（X，Y，Z）为（0，1.5，0）；第二焦点的坐标（X，Y，Z）为（14，15，0）。

作为改进，所述第一LED灯珠采用1000LM以上的LED灯珠；第二LED灯珠采用700LM以上的LED灯珠。

为解决上述技术问题，本发明另一技术方案是：一种车灯光源的透镜，所述透镜的入射面为平面，透镜的出射面包括第一出射曲面、第二出射曲面和第三出射曲面，第一曲面位于透镜的下半部分，第二出射曲面和第三出射曲面位于透镜的上半部分，第二出射曲面位于第一出射曲面的左上方，第三出射曲面位于第一出射曲面的右上方；第一出射曲面用于形成近光光型水平截止线以下的光斑，第二出射曲面用于形成15度角截止线，第三出射曲面用于形成远光光型的中心光斑；第一出射曲面与第二出射曲面的焦点重合且形成透镜的第一焦点，第三出射曲面的焦点形成透镜的第二焦点。本发明特殊的透镜结构，在没有反光杯和挡板的情况下可形成近光光型和远光光型，减少了反光杯电镀的工序，整个生产过程更环保；车灯结构减少了挡光片，直接实现近光，没有挡板对出光的阻挡，提高光的利用率；减少了电机实现远近光的切换，降低了成本；不需要反光杯，也不需要挡板，只需要一个透镜，车灯的体积更小。

作为改进，第一焦点的坐标（X，Y，Z）为（0，1.5，0）；第二焦点的坐标（X，Y，Z）为（14，15，0）。

本发明透镜的制造方法，包括以下步骤：

（1）通过Matlab软件对透镜的建模计算公式进行程序输入，然后通过Matlab软件的计算得出透镜曲面的数据点文件；

（2）然后把数据点文件导入到机械软件进行点的缝合并生产文件；

（3）将缝合好的文件导入到光学软件LucidShape进行光学法规模拟并调整；

透镜在Matlab软件下的建模方法如下：入射光线IN向量与透镜曲面交于一点L(x,z)，出射率α1、α2 分别为入射光线和折射光线与法线的夹角；根据三角公式推导，得到 sinα和cosα的 tanα表达式；又由于光线经过透镜射入空气，空气折射率为 1，设透镜材质折射为n则折射率公式变形为：

A1='n*tanα1/tanα2'；（1）

A2='sqrt((1+tanα2^2)/(1+tanα1^2))'； (2)

Y='A1*A2=1'；

由于α1、α2分别为入射光线、折射光线与法线的夹角，根据两直线夹角公式，设法线斜率为m2，则入射光线斜率为tanφ2，折射光线斜率为tanα3，变换后得到表达式为：

-->a1='(tanα3-m2)^2+(1+m2tanα3)^2'；

a2='(tanφ2-m2)^2+(1+m2tanφ 2)^2'；(3)

B1=sqrt(A1/A2)；

B2=A2；

将公式（3）代回公式（2）得到：

Y2=Struct('N1','n*(tanφ -m2)/((tanφ -m2))');（4）

Y2=B1；（5）

用换元法，使B1=k，解出法线斜率为m2；

m2=（ n*k*tanφ2-sinα3）/（ n*cosφ2-cosα3）；（6）

根据导数定义，公式（6）中法线斜率为m2，角φ2、角α3的正余弦用微分方程式来表示：

sinφ2=z/sqrt(x^2+z^2)；(7)

cosφ2=x/sqrt(x^2+z^2)；(8）

sinα3=（ H-z） /sqrt((xr-x)^2+(H-z)^2)； (9)

cosα3=(xr-x)/sqrt((xr-x)^2+(H-z)^2) ；(10)

变换为：

D(z)/D(x)=(n*tanφ2-sinα3)/（ n*cosφ2-cosα3）；（11）。

本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：

本发明特殊的透镜结构，在没有反光杯和挡板的情况下可形成近光光型和远光光型，减少了反光杯电镀的工序，整个生产过程更环保；车灯结构减少了挡光片，直接实现近光，没有挡板对出光的阻挡，提高光的利用率；减少了电机实现远近光的切换，降低了成本；不需要反光杯，也不需要挡板，只需要一个透镜，车灯的体积更小。

附图说明

图1为透镜配光图。

图2为透镜入射面示意图。

图3为透镜出射面示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。

一种车灯光源，包括透镜和LED灯珠。如图2、3所示，所述透镜的入射面1为平面且入射面1为圆形。透镜的出射面2为异形面，其包括第一出射曲面21、第二出射曲面22和第三出射曲面23，第一曲面位于透镜的下半部分，第二出射曲面22和第三出射曲面23位于透镜的上半部分，第二出射曲面22位于第一出射曲面21的左上方，第三出射曲面23位于第一出射曲面21的右上方。第一出射曲面21和与其对应的入射面形成一个透镜部分，第一出射曲面21用于形成近光光型水平截止线以下的光斑。第二出射曲面22和与其对应的入射面形成一个透镜部分，第二出射曲面22用于形成15度角截止线。第三出射曲面23和与其对应的入射面形成一个透镜部分，第三出射曲面23用于形成远光光型的中心光斑。第一出射曲面21与第二出射曲面22的焦点重合且形成透镜的第一焦点，第三出射曲面23的焦点形成透镜的第二焦点，第一焦点的坐标（X，Y，Z）为（0，1.5，0）；第二焦点的坐标（X，Y，Z）为（14，15，0）。LED灯珠包括设置在第一焦点处的第一LED灯珠和设置在第二焦点处的第二LED灯珠，第一LED灯珠与第一出射曲面21和第二出射曲面22配合形成近光光型，第一LED灯珠与第一出射曲面21和第二出射曲面22配合以及第二LED灯珠与第三出射曲面23配合形成远光光型。所述第一LED灯珠采用1000LM以上的LED灯珠；第二LED灯珠采用700LM以上的LED灯珠。