近光照明系统的制作方法

本实用新型属于交通工具照明领域，具体涉及一种能够提供近光照明的照明系统。

背景技术：

前照灯，也叫前大灯，安装于交通工具例如汽车的头部两侧，用于夜间照明。由于前照灯的照明效果直接影响夜间行车驾驶的操作和交通安全，因此世界各国交通管理部门多以法律形式规定了其照明标准。随着技术的不断发展，过去那种白炽真空灯已先后被淘汰，现在汽车的前照灯以卤素灯、氙气灯为主。

交通工具的前照灯例如汽车前照灯有其独特的配光结构，根据发光的类型也可分为远光灯和近光灯。例如远光灯发出的灯光经灯罩反射体反射后径直向前射去，以形成“远光”。近光灯发出的光给遮光板挡到灯罩反射体的上半部分，其反射出去的光线都是朝下漫射向地面，以形成“近光”，从而不会给对面来车的驾驶者造成眩目。

前照灯对近光的光照的分配有着很严格的要求，以近光灯右行使为例，如图 1A、图1B所示，根据一些配光标准，在前照灯呈现近光模式时，在垂直配光屏上，h-h’线以下的明区需要到达一定的光强，左侧HH上方为暗区，B50L为对面车道上50米的车辆驾驶员眼睛位置，要求在650cd以下，避免光强过高产生眩目，左侧HH下方为主照明区域。右侧15°斜线，或者45°斜线至水平垂直距 25cm转向水平的折线HH→HH1→H1H2→H2H4的上方为暗区，下方为旁高照明区和主照明区。所述的右侧旁高照明区为驾驶员提供了右侧马路照明和路标照明，同时又设定了BR点的最大光强要求，避免靠近车辆的行人产生眩目引起的交通安全事故。

同时截止线上方Zone III区域内需要有一定的亮度要求，如图1C所示，确保车辆前上方的有足够的亮度，车辆前方的行人和对面车辆驾驶员知道车辆的存在，因此规定了P1+P2+P3≥190cd，p4+P5+P6≥375cd，P7≥65cd，P8≥125cd。同时又不能使车辆前方的行人和对面车辆驾驶员眩目，引起交通故事，因此规定了P1至P8各点最大值不超过625cd。

LED作为新型光源，自身有着其他照明光源所没有的许多优点，譬如低电压、长寿命、体积小、重量轻、响应快、无辐射、无污染及耐各种恶劣条件，并且 LED发光方向是单面性的(传统光源都是体积的360°)，更有利于光线的收集利用，提高光利用率等优点。因此以LED为光源制作LED前照灯也是一个新趋势，但是现有的LED光通量不高，为了提高光通量必须提高电流，造成发热量大，散热体积大，降低寿命。目前市场上LED近光灯已在使用，但是LED光通量不足，为了达到标准，中间区域做的亮度高，左右两侧亮度明显下降很多，造成驾驶员视觉宽度窄。同时目前市场上的HID前照灯亮度比LED前照灯亮，很多汽车厂家不愿意降低亮度要求选择用LED前照灯，除非LED前照灯能够达到HID 前照灯的亮度等级以及功耗低于HID前照灯，不超过25W，因此LED前照灯要完全替代HID前照灯，必须从灯具亮度、功率、散热、LED总光通量以及光学系统都得到优化，现有的光学系统就很难再满足要求。

如图2所示，太阳平行光光经过三棱镜折射后，白光折射成红、橙、黄、绿、青、蓝和紫，蓝光偏移角度比黄光大，说明波长短的对应同一介质折射率大。定义折射率是采用钠黄光波长为基础计算的，由于不同波长的光对应同一介质的折射率不一样，波长越长折射率越小，波长越短折射率越大。目前白光LED由蓝光+荧光粉受激混合成白光，主要由蓝光和黄光混合，例如PC材料折射率:1.586，蓝光波长470um时，折射率为1.594，因此采用投射式光学系统必然存在溢蓝现象。

行内为了减轻溢蓝现象，采取了多种方法，例如:在聚光透镜的输入光学表面上打网点、移动聚光透镜使之偏焦，以及减少入射角大的光线分配等。如图3所示，目前市场上主流的前照灯光学结构是采用投射式光学系统，LED光源放置在椭球面结构的8001焦点F1处，光经过椭球面8001反射后汇聚至F2处，在 F2前方放置聚光透镜8003，使经过F2的光线再次汇聚使中心区域满足法律法规规定要求的光强，通过在F2处放置截止线挡板，使投射的光斑上方形成截止线形状的暗区，从而符合法律法规规定的测试点要求，但是远离LED的反光面反射的光线至聚光透镜8003的入射角α1大，使蓝光的偏移角度大，从而中心区域的蓝光所占的比例大，使截止线处会存在严重的溢蓝现象，而且溢蓝区域大，颜色严重超出法律法规规定的区域内。为了减轻溢蓝现象，把聚光透镜8003往外微移动Hmm，入射光延伸至聚光透镜8003’形成入射角同样是α1，但是入射点离聚光透镜8003’的距离变远了，使光线往下微移，中心区域的蓝光比例减少，从而减轻中心溢蓝现象，但是聚光透镜上方会使光往暗区偏移，造成明暗截止线变的不清晰。另外一种方法通过修改椭球反光，使入射角α1大的区域反光面的光往上修正，使α1角变小，从而减轻中心溢蓝现象，同时经过聚光透镜8003 焦点的光也减少了，造成中心区域的光强降低。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的在于提供一种远近光照明系统，所述近光照明系统用于车辆照明，能够达到足够的光强以照亮前方的道路，又不会产生眩光，从而确保能有效并安全的使用。

本实用新型的一个目的在于提供一种近光照明系统，所述近光照明系统中包括多个LED的组合使用，从而提高所述近光照明系统总的光通量。

本实用新型的一个目的在于提供一种近光照明系统，所述近光照明系统中的近光灯反光装置采用反光效果好的TIR镜片，从而提高所述近光灯光源的光利用率以及所述近光照明系统的照明效果。

本实用新型的另一个目的在于提供一种近光照明系统，其中所述近光灯光源的光能够密集集中，从而增加所述近光照明系统的照明宽度和照明距离。

本实用新型的另一个目的在于提供一种近光照明系统，其中所述近光灯光源为LED，所述LED为白光、暖白光和/或金黄光混合使用，从而降低灯具色温，从而提高所述近光照明系统的照射距离、路面清晰度和穿透能力，并且保护驾驶者视网膜。

本实用新型的另一个目的在于提供一种近光照明系统，其中所述近光照明系统中的所述近光灯光源为一组水平排列的多芯LED模组，或者多组水平排列的多芯LED模组，或者单芯的LED水平线型排列，或者水平排列的多芯LED模组和单芯的LED水平线型排列混合使用。

本实用新型的另一个目的在于提供一种近光照明系统，其中所述近光照明系统包括一截止线遮光片，通过所述截止线遮光片使所述近光灯光源形成明暗截止线清晰的近光光斑。

本实用新型的另一个目的在于提供一种近光照明系统，其中所述截止线遮光片有个开窗槽，开窗槽内放置一滤光片，从所述近光灯光源发出的部分光能够穿过所述开窗槽内的滤光片从而减弱及扩散，再经所述聚光透镜折射形成截止线上方暗区的弱光斑，增加P1至P6的光强，同时又不增加P7、P8、B50L和HV点的光强。

本实用新型的另一个目的在于提供一种近光照明系统，所述截止线遮光片的开窗槽前段的光学系统可以采用TIR收集光源，也可以是蚌形反光器等，不受前端光学系统类型的限制。

本实用新型的另一个目的在于提供一种近光照明系统，截止线遮光片的开窗槽形状可以是一个方形、圆形、椭圆形等形状，也可以是多个方形、圆形、椭圆形等形状，也可以是商标和字等形状，不受开窗形状和数量限制。

本实用新型的另一个目的在于提供一种近光照明系统，所述截止线遮光片截止线形成面的锯齿片上延伸成类三角形，并在表面做成拉伸的锯齿状结构，减少对截止线处蓝光的比例，以及所述截止线遮光片不做发黑或发灰处理的情况下，使投身锯齿片上的光修正，使其反射、漫反射的光不可能至聚光透镜上，使明暗截止线更清晰。

本实用新型的另一个目的在于提供一种近光照明系统，其中所述聚光透镜为消除溢蓝现象的光学透镜。

本实用新型的另一个目的在于提供一种近光照明系统，其中所述聚光透镜的输入光学表面为平面或者非平面光学表面，输出上半光学表面位于中心水平轴上方并为聚光表面，输出下半光学表面位于中心水平轴下方，并为异形面、非旋转面。

本实用新型的另一个目的在于提供一种近光照明系统，其中所述聚光透镜所述的输出下半光学表面经过修正，使输出下半光学表面的蓝光平行于或者略低于输出上半光学表面的黄光，输出上半光学表面的黄光完全覆盖输出下半光学表面的蓝光，输出下半光学表面的黄光完全覆盖输出上半光学表面的蓝光，最终形成截止线处无溢蓝现象的光斑。

本实用新型的另一个目的在于提供一种近光照明系统，其中所述聚光透镜输出下半光学表面为修正曲面，也可以输出上半光学表面为修正面，或者两者都是修正面。

为达上述目的，本实用新型主要提供一种近光照明系统，所述近光照明系统包括至少一近光灯光源、至少一近光灯反光装置以及至少一聚光透镜，其中所述近光灯反光装置能够反射所述近光灯光源发出的光并发射至所述聚光透镜，所述聚光透镜再进行折射后形成一近光光斑。

在其中一些实施例中，所述近光照明系统进一步包括一截止线遮光片，所述截止线遮光片被设置于所述聚光透镜的焦点处，从而将所述截止线上方的光屏蔽掉而形成所述近光光斑。

在其中一些实施例中，其中所述近光灯光源采用多个LED水平排列。

在其中一些实施例中，其中所述LED为单芯LED或多芯LED或者多芯LED 与单芯LED的混合。

在其中一些实施例中，其中所述近光灯反光装置为TIR镜片的组合，所述 TIR镜片的数量与所述LED的数量相同。

在其中一些实施例中，其中所述截止线遮光片包括一锯齿片和一开窗槽，所述锯齿片被设置于截止线形成面上，所述锯齿片为类三角形，且所述锯齿片的表面设置有拉伸的锯齿状结构，所述开窗槽被设置于所述截止线遮光片的中心处以使所述近光光源发射后的光能够通过所述开窗槽。

在其中一些实施例中，所述近光照明系统还包括一滤光片，所述滤光片设置于所述开窗槽内，从而使所述线型光源发出的光能够通过所述滤光片进行减弱并扩散后再照射至所述聚光透镜。

在其中一些实施例中，其中所述截止线遮光片为不透明材料制成，所述滤光片为半透明材料、光扩散材料或白色材料制成。

在其中一些实施例中，其中所述聚光透镜为能够消除溢蓝现象的光学透镜，包括一输入光学表面、一输出上半光学表面和一输出下半光学表面，所述输出上半光学表面位于中心水平轴上方，所述输出下半光学表面位于中心水平轴下方。

在其中一些实施例中，其中所述输入光学表面为平面光学表面或者非平面光学表面，所述输出上半光学表面为聚光表面，所述输出下半光学表面为异形面或非旋转面。

在其中一些实施例中，其中所述输出下半光学表面中心剖面包括n条光学曲线，每条光学曲线横向若干光学表面光微往下方偏离范围为0.05*(n-1)°-0.05*n°。

附图说明

图1A、图1B和图1C为前照灯右行驶车辆在配光屏上的配光要求图。

图2是三棱镜光散示意图。

图3是前照灯投射式光学系统减弱截止线处溢蓝现象示意图。

图4是本实用新型所述的近光照明系统的第一实施例的结构示意图。

图5为图4中的近光照明系统中的截止线遮光片的结构示意图。

图6为图4中的近光照明系统中的聚光透镜的输出光学表面结构示意图。

图7为图6中的聚光透镜消除溢蓝现象光学线路示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

本实用新型主要提供一种近光照明系统，所述近光照明系统包括一近光灯光源11、一近光灯反光装置12和一聚光透镜13，所述近光灯反光装置12能够反射所述近光灯光源11发出的光并反射至所述聚光透镜13，所述聚光透镜13再进行折射后形成一近光光斑。

详细而言，在本实用新型的第一实施例中，所述近光照明系统中的所述近光灯反光装置12为TIR镜片，固定设置于所述近光灯光源11的前方，用于对所述近光灯光源11发出的光进行反射，所述近光灯TIR镜片能够将所述近光灯光源 11发出的光部分反射至所述聚光透镜13的焦点处。

所述近光照明系统进一步包括一截止线遮光片14，所述截止线遮光片14被设置于所述聚光透镜13的焦点处，用于将从所述近光灯光源11处发出的光经过所述截止线遮光片14时所述截止线遮光片14将位于其上方的光屏蔽掉，剩余光再至所述聚光透镜13进行折射，从而形成所述近光光斑。具体地，在本实用新型的第一实施例中，所述近光灯光源11采用多个LED水平排列，其中在一个具体示例中，如可以是LED为中间1500Lm、5700K色温的五芯LED模组，左右各2颗250Lm暖白光3000K色温单芯陶瓷封装LED，正白光和暖白光混合使用，使整灯的色温下降，提高灯具在雾天和下雨天情况下的穿透能力，以及路况更清晰并提高所述近光灯光源11总的光通量。优选地，所述近光灯光源采用10颗 LED。

作为本实用新型的该第一实施例的一种变形，其中所述近光灯光源11可以为一组水平线型排列的多芯LED，其中所述LED为白光，或者暖白光，或者白光和暖白光混合使用，或者白光、暖白光和金黄光混合使用，从而降低所述近光灯光源11的色温，从而提高所述近光照明系统的照射距离、路面清晰度以及穿透能力，并且保护驾驶者视网膜。

作为本实用新型的上述实施例的另一种变形，其中所述近光灯光源11为多组水平线型排列的单芯LED模组，或者下方一组水平线型排列的单芯LED模组和上方左或右半组水平线型排列的单芯LED模组组合形成的LED光源，适用于近光灯光学系统。

相应地，在本实用新型的上述实施例中，所述近光灯反光装置12为TIR组合镜片，优选为10颗TIR组合体，用于对所述10颗LED形成的近光光源11 进行反射。

作为本实施例的一种变形，所述近光灯反光装置也可以选择用其他类型的反光装置，比如旋转蚌形反光器等，只要采用了与本实用新型相同或近似的技术方案，解决了与本实用新型相同或近似的技术问题，并且达到了与本实用新型相同或近似的技术效果，都属于本实用新型的保护范围之内，本实用新型的具体实施方式并不以此为限。在本实用新型的第一实施例中，所述截止线遮光片14的截止线形成面形状为15°斜线、45°斜线、或90°直角、或0°的水平线，所述截止线遮光片14包括至少一开窗槽143以及至少一锯齿片144，其中所述锯齿片144位于截止线形成面上，所述开窗槽143被设置于所述截止线遮光片14的大致中心处，以使从所述近光灯光源11照射过来的光能够通过所述开窗槽143。所述锯齿片144为类三角形，并且所述锯齿片144的表面设置有拉伸的锯齿状结构，用于减少截止线处蓝光的比例，以及在所述截止线遮光片14不做发黑或发灰处理的情况下，使投射至所述锯齿片144上的光修正，使其反射、漫反射的光不会再投射至所述聚光透镜13上，从而使形成的明暗截止线更清晰。

本实用新型所述的近光照明系统进一步包括一滤光片15，所述滤光片15固定设置于所述截止线遮光片14的所述开窗槽143内，通过所述截止线遮光片14 的部分光通过所述开窗槽143内的所述滤光片15，从而对光进行减弱及扩散至所述聚光透镜13上，再经过所述聚光透镜13折射至截止线上方暗区形成一块弱光区Zoneγ，以增强P1至P6的光强，同时又不增强P7、P8、B50L和HV测试点的光强，使对面的行人可以看清前方车辆要通过。截止线形成面上的所述锯齿片144可以屏蔽透过所述聚光透镜13的入射角大的光线，从而减小截止线处的蓝光比例，消除截止线处溢蓝现象。

在本实用新型的上述优选实施例中，所述滤光片15为不透明材料制成，或者为半透明材料制成，或者为扩散材料制成，或者为白色材料制成等，本领域技术人员只要采用了与本实用新型相同或近似的技术方案，解决了与本实用新型相同或近似的技术问题，并且达到了与本实用新型相同或近似的技术效果，都属于本实用新型的保护范围之内，本实用新型所述的滤光片不受材料的限制。

在本实用新型的上述具体实施例中，所述开窗槽143的形状为长方形，所述滤光片15的形状与所述开窗槽143的形状一致并与所述开窗槽143尺寸配合，从而使所述截止线遮光片14能够被固定于所述开窗槽143内。作为本实用新型的一种变形，所述开窗槽143的形状也可以具体实施为方形、圆形、椭圆形等形状，也可以为多个方形、圆形、椭圆形等形状或者其结合，所述滤光片15的形状也可以被实施为为方形、圆形、椭圆形等形状，也可以为多个方形、圆形、椭圆形等形状或者其结合，或者是商标或文字等形状，换句话说，所述滤光片15 的形状不受所述开窗槽15的形状和数量限制。

在本实用新型的该实施方式中，所述聚光透镜13为消除溢蓝现象的光学透镜，其包括：输入光学表面133、输出上半光学表面131和输出下半光学表面132。更优选地，所述聚光透镜13的输入光学表面133为平面或者非平面光学表面，输出上半光学表面131位于中心水平轴上方并为聚光表面，输出下半光学表面 132位于中心水平轴下方，并为异形面、非旋转面。

所述聚光透镜13输出的下半光学表面132中心剖面分为若干光学曲线1321、 1322、1323……132*，本实用新型设定参数如下：1321横向若干光学表面光微往下方偏范围：0°至0.05°，1322横向若干光学表面光微往下方偏范围：0.05°至0.1°，1323横向若干光学表面光微往下方偏范围：0.1°至0.15°，132* 横向若干光学表面光微往下方偏范围：0.05×*°-0.05°至0.05×*°，或者其它参数。

需要强调的是，所述聚光透镜13作为一种消除溢蓝现象的光学透镜，所述的输出下半光学表面132经过修正后，使输出光学表面132的蓝光略低于输出上半光学表面131的黄光，输出上半光学表面131的黄光完全覆盖输出光学表面 132的蓝光，输出光学表面132的黄光完全覆盖输出上半光学表面131的蓝光，最终形成截止线处无溢蓝现象光斑。

换言之，在本具体实施方式中，所述输出下半光学表面132经过修正，使输出下半光学表面132的蓝光平行于或略低于上半光学表面131的黄光，输出上半 131光学表面的黄光完全覆盖输出下半光学表面132的蓝光，输出下半光学表面 132的黄光完全覆盖输出上半光学表面131的蓝光，最终形成截止线处无溢蓝现象的光斑。

需要强调的是，一种消除溢蓝现象的光学透镜，所述的光源为白光LED光源，白光LED光源由蓝光通过受激的荧光粉混合成白光，因此主要由黄光和蓝光组成。同一种光学材质对应不同波长的光折射率是不一样的，波长越长折射率越低，波长越短折射率越高，因此通过F1的光线L101…L102…L103经过输入光学表面133后，折射成蓝光成份的L101B…L102B…L103B和黄光成分的 L101Y…L102Y…L103Y，入射角越大蓝光偏移的角度越大，再经过输出上半光学表面131折射后分成往下倾斜的L101B’…L102B’…L103B’和平行光L101Y’… L102Y’…L103Y’；通过F1的光线L201…L202…L203经过输入光学表面133后，折射成蓝光成份的L201B…L202B…L203B和黄光成分的L201Y…L202Y… L203Y，入射角越大黄光偏移的角度越大，再经过输出光学表面132折射后分成平行光L201B’…L202B’…L203B和往下倾斜的’L201Y’…L202Y’…L203Y’。平行光L101Y’…L102Y’…L103Y’和平行光L201B’…L202B’…L203B混合形成无溢蓝现象光斑；往下倾斜的L101B’…L102B’…L103B’和往下倾斜的’L201Y’… L202Y’…L203Y’混合形成无溢蓝现象光斑，使最终使截止线处光斑不存在溢蓝现象。

作为选择，所述输出下半光学表面132为修正曲面，也可以所述输出上半光学表面131为修正曲面，或者所述输出上半光学表面131和所述输出下半光学表面132均为修正面。

此外，本实用新型进一步包括一散热体40，所述散热体40优先选择为金属材料制成，从而增加散热体的散热效果。所述近光灯光源11与所述散热体40固定连接，从而对所述近光灯光源11产生的热量进行散发。所述近光照明系统中的所述近光灯光源11能够直接固定于所述散热体40，由于所述散热体40的热量传递速度快，因此所述散热体40的设置能够避免由于所述近光灯光源11的温度快速上升或者热量无法及时散发而引起的寿命降低。

因此，本实用新型所述的近光照明系统的工作原理为：

所述近光灯光源11发出的光经过所述近光灯反光装置12，即所述TIR组合体的反射后到达所述截止线遮光片14处，所述截止线遮光片14将位于其上方的光屏蔽掉，其他部分的光至所述聚光透镜13进行折射，从而形成所述近光光斑。在此过程中，由于所述截止线遮光片14和所述滤光片15的作用能够减少所述截止线处的溢蓝现象并且提高所述截止线的清晰程度，同时，由于所述聚光透镜为具有消除溢蓝效果的光学透镜，从而使本实用新型所述的近光照明系统最终出来的光在截止线处的光斑消除了溢蓝现象。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离该原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。