一种照明装置及汽车照明系统的制作方法

本实用新型涉及照明领域，特别是涉及一种照明装置及应用其的汽车照明系统。

背景技术：

ADB(Adaptive Driving Beam，自适应远光灯)是一种智能远光灯系统。传统的汽车头灯，在夜间会车时容易使对向车道驾驶者的眩目，存在安全隐患。相比之下，ADB汽车大灯通过检测装置，如激光雷达或红外探测器等来检测前方道路的车辆或者行人，同时判断车辆或者行人与本人之间的位置和距离，并相应调整汽车前灯的照明光图案，关闭或调暗对面车辆或者行人所在区域的照明光，避免对来车的驾驶员或者行人造成眩目，其将成为汽车安全照明的发展趋势。

现有技术中，常采用匀光棒阵列实现区域照明，但其能实现的照明子区域有限，各个照明区域之间的边界存在暗区，照明光均匀性较差。

技术实现要素：

本实用新型提供一种照明装置及应用其的汽车照明系统，以解决现有ADB技术中存在的照明区域较少和各照明区域之间的边界存在暗区的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种照明装置，其中，所述照明装置包括：

多个LED芯片；

多个第一透镜，所述第一透镜和所述LED芯片一一对应设置，所述第一透镜设置在所述LED芯片的出光路径上；

多个第二透镜，所述第二透镜包含一方形入光面和一曲面出光面，多个所述第二透镜的入光面密排在同一平面内，所述第二透镜与所述第一透镜一一对应设置，用于收集和准直所述第一透镜出射的光，所述第二透镜的入光面的对角线的长度小于从所述第一透镜出射的光在所述第二透镜的入光面所在平面上的光斑的直径；

投射透镜，所述投射透镜设置在所述第二透镜的出光光路上，用于将所述第二透镜出射的光投射至前方道路上。

通过将多个第二透镜的入光面密排在同一平面使得多个第二透镜出射面之间也紧密接触，此外通过使从第一透镜出射的光在第二透镜的入光面所在平面的光斑的直径大于第二透镜的入光面的对角线长度，即从第一透镜出射的光完全覆盖第二透镜的入光面，通过以上设置使得经多个第二透镜折射后形成的多个照明光斑之间不存在暗条纹。

在一个实施方式中，所述第二透镜的入光面的边长大于所述第一透镜的直径；通过以上设置，使得第二透镜对第一透镜出射的光具有较高的收集效率。

在一个实施方式中，所述投射透镜的焦平面与所述第二透镜的出光面的最顶端所在的平面的距离为0～0.5mm；通过以上设置，投射透镜将焦平面附件的光分布投射至外部，形成多个连续的照明区域。

在一个实施方式中，第一透镜为玻璃材质；通过以上设置，使得第一透镜具有较好的耐温性能，防止其受热发生形变。

在一个实施方式中，所述照明装置还包括扩散板，所述扩散板设置在所述第二透镜和所述投射透镜之间的光路上，且所述扩散板设置在所述投射透镜的焦平面上；通过以上设置，一方面可以减少由于第一透镜和第二透镜造成的色散，另一方面也可以消除多个照明光斑之间存在的暗条纹，获得高均匀性的照明光。

在一个实施方式中，所述扩散板的扩散角度为1度～6度；通过以上设置防止多个照明光斑之间的叠加区域过大，使得明区和暗区的分界明显。

在一个实施方式中，所述扩散板与所述第二透镜之间的距离为0.5～1mm。

在一个实施方式中，所述照明装置还包括散热装置，所述多个LED芯片设置在散热装置上；通过以上设置，可提交LED芯片的可靠性及使用寿命。

在一个实施方式中，所述LED芯片出射光为白光。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种汽车照明装置，其中，所述汽车照明系统包括检测装置、控制装置以及如前文所述的照明装置，所述控制装置与所述照明装置电连接并对每一所述LED芯片进行单独控制，所述检测装置用于感应每一所述LED芯片所对应的照明区域中是否有车辆或者行人，若有则向所述控制装置发出检测信号，所述控制装置根据所述检测信号控制相应的所述LED芯片降低亮度或者停止发光。

本申请通过使第二透镜的入光面的对角线的长度小于从第一透镜出射的光在第二透镜的入光面所在平面上的光斑直径且使多个第二透镜的入光面密排在同一平面上，相对于现有技术，使得多个子照明光斑之间不存在暗条纹。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1为本申请照明装置的第一实施例的结构示意图；

图2(a)为光线经圆形透镜后的传输路径，图2(b)为光线经方形

透镜后的传输路径；

图3为本申请照明装置的第二实施例的结构示意图；

图4(a)为光透过光学扩散膜前后的示意图，4(b)为出射光强I(θ)

与角度θ之间的关系曲线；

图5为本申请汽车照明装置的第三实施例的结构示意图；

图6为本申请照明装置的仿真结果的照度分布图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

请参阅图1，本申请中的照明装置100包括依次设置的多个LED芯片110、多个第一透镜120、多个第二透镜130及投射透镜140，其中，每一个LED芯片110与一个第一透镜120和一个第二透镜130一一对应设置。LED芯片110出射的光经第一透镜120收集并折射后进入第二透镜130，再经第二透镜130收集和整形后出射，最终被投射透镜投射至外部，形成由多个子照明光斑形成的照明光图案。

第一透镜120为圆形凸透镜，LED芯片出射的光经第一透镜120折射后形成一圆形光斑；第二透镜130为包含一方形入光面和一曲面出光面的方形凸透镜；第二透镜130的入光面的对角线的长度小于经第一透镜120折射后出射的光在第二透镜130的入光面所在平面内的照明光斑的直径，即第一透镜120出射的圆形光斑在第二透镜130的入光面所在的平面内能完全覆盖第二透镜130的入光面；多个LED芯片之间存在一定的缝隙，且缝隙大小与照明装置100中子照明系统的数量有关，多个第二透镜130的入光面紧密排列在同一平面内，即多个第二透镜130的出光面之间也紧密接触；通过以上设置，使得照明装置100出射的多个只照明光斑之间不存在暗条纹，照明光图案具有较高的均匀性。

在本实施例中，LED芯片110是将黄色荧光层设置在蓝光LED芯片上制备而成，蓝光LED芯片出射的蓝光激发黄色荧光层出射黄光，黄光与未被黄色荧光层吸收转化的蓝光混合后可形成白光，通过设置黄色荧光层的厚度使得LED芯片110出射光为白光。在其他情况下，LED芯片也可以是将红色荧光粉和绿光荧光粉设置在蓝光LED芯片上制备而成，蓝光LED芯片出射的蓝光激发红色荧光粉和绿色荧光粉出射红光和绿光，通过调节红色荧光粉和绿色荧光粉的比例，使得出射的红光和绿光与未被吸收的蓝光混合形成白光。且各个LED芯片可以独立控制其开或关及输入电流的强度。

第一透镜120为高透过率的无色玻璃材质，第一透镜120设置在LED芯片110的出光面，LED芯片110上的热量易通过空气间隙传递至第一透镜120，而玻璃透镜具好的耐温性能，可防止其由于高温而发生的变形，提高照明装置的可靠性，且延长照明装置的使用寿命。

如图2所示，其中，图2(a)为第二透镜为圆形凸透镜时光线的传输情况，图2(b)为第二透镜为方形凸透镜时光线的传输情况。如图2(a)所示，当第二透镜为圆形凸透镜时，LED芯片出射的光经第一透镜收集和折射后进入第二透镜，经第二透镜收集和折射后形成圆形光斑，且各个圆形光斑之间重叠区域较大；如图2(b)所示，第二透镜为方形凸透镜时，LED芯片出射的光经第一透镜收集和折射后进入第二透镜，其中小角度的光线在对应的第二透镜中发生折射，而大角度的光线在相邻的第二透镜的出光面发生全内反射，无法从第二透镜的出光面出射，经第二透镜折射后形成的光斑为方形光斑，光束的发散角度较小，相邻方形光斑之间重叠较小。在本实施例中，多个第二透镜130优选一体成型，可以通过注塑或模压等方式制备而成。

投射透镜140的焦平面与第二透镜130出光面的最顶端所在的平面的距离为0～0.5mm，投射透镜140可将焦平面上的光分布投射至外部，即投射透镜140可将多个第二透镜130出射的光投射至外部，形成由多个子照明光斑形成的照明图案。

为获得较多的子照明光斑，可以增加的LED芯片的数量，对应增设第一透镜和第二透镜的数量，将光整形成方向光斑的第二透镜可以采用一体成型，相比于现有技术中采用方棒阵列获得子照明光斑的方案，本申请易实现数量较多的子照明光斑；通过单独控制各LED芯片的开、关或者输入电流的强度，可以实现局部照明。

如图6所示，图6为照明装置100出射光的照度仿真图，图6(a)为所有LED芯片全部点亮时对应的照度分布图，不同子照明光斑之间不存在暗条纹，具有较高的均匀性；图6(b)为关闭或减小某一个或多个LED芯片的电流时对应的照明分布图，其可实现局部照明。

请进一步参阅图1，本实施例中，照明装置100还包括散热装置，多个LED芯片安装在散热装置150上，其中散热装置150包括基板151和设置在基板151上的散热片152。其中，基板151上可以设置多个并排且间隔设置的散热片152，从而提高散热效果。

请参阅图3，图3为本申请照明装置200的第二实施例的结构示意图。本实施例的照明装置200包括：多个LED芯片210、多个第一透镜220、多个第二透镜230、投射透镜240及扩散板260，其中，LED芯片210、第一透镜220、第二透镜230及投射透镜240与第一实施例所述一致，在此不再赘述。

在本实施例中，扩散板260设置在第二透镜230和投射透镜240之间的光路上，且扩散板260与第二透镜230的最顶端所在平面的距离为0.5～1mm，且扩散板设置在投射透镜240的焦平面上；通过以上设置，一方面扩散板260可以减少由于第一透镜220和/或第二透镜230造成的色散，另一方面扩散板260也可以增加相邻子照明光斑之间的均匀性，提高照明光图案的均匀性。

下文中参考图4来说明扩散板的扩散角度。图4(a)为光透过扩散板前后变化的示意图。当一束平行光入射至扩散板后，光的角分布被改变，出射光形成具有一定发散角的光束；图4(b)为入射平行光光强I平行经过光学扩散板扩散之后的出射光强I(θ)与角度θ之间的关系曲线，扩散板的出射光的光强随角度变化。当角度为0时，其光强为I0；当光强为0.5I0时，其对应的角度为θ0；将2θ0定义为扩散板的扩散角度。

在实施例中，扩散板260的扩散角度为1度～6度，其一方面可以使得扩散板260对光具有较好的扩散效果，增强照明光图案的均匀性，另一方面可防止光束过度扩散，使相邻子光斑之间重叠较大。为进一步保证扩散板260的扩散效果及防止相邻子光斑之间的重叠且防止光损失较大，扩散板260的厚度为0.5～1mm。

通过以上设置，本实施例中的照明装置200出射的照明光图案具有更高的颜色均匀性和亮度均匀性，且同时具有高光效。

进一步的，本申请还提供了一种汽车照明装置，请参阅图5，图5是本申请提供的一种汽车照明装置的结构示意图。其中汽车照明装置300包括上述任一所述的照明装置330，还包括检测装置310和控制装置320，控制装置320可以与照明装置330电连接并对每一个LED芯片的发光情况进行单独控制，检测装置310用于检测照明装置330所对应的照明区域内是否有行人或者车辆，并识别具有行人或者车辆的照明区域所对应的LED芯片。

具体的，当汽车照明装置300在运行的过程中，检测装置310会对照明装置330的照明区域内的行人或者车辆进行检查，从而确定行人或者车辆在照明装置330的照明区域内的具体位置，进而可以确定行人或者车辆所处的照明区域所对应的LED芯片；当确定行人或者车辆所处的照明区域所对应的LED芯片后，检测装置310会向控制装置320发出检测信号，控制装置320接收检测信号后根据检测信号控制与行人或者车辆所处的照明区域所对应的LED芯片的发光情况，例如可以调节LED芯片的亮度，使得此LED芯片亮度下降或者直接关闭LED芯片使得此LED芯片停止发光。在此过程中，其余的LED芯片还是处于正常的照明状态。该检测装置310可以是毫米波雷达、激光雷达、可见光相机等。

因此，本实施例中汽车照明装置300可以在不影响照明装置330的正常照明的同时，通过控制装置320对单一的一个或者两个以上的LED芯片的发光情况进行控制，如图6(b)所述，可以实现局部照明，因此可以避免在照明装置300发出的光对行人或者车辆驾驶员造成眩目等不良影响，提高行车安全。

综上所述，本申请通过使第二透镜的入光面的对角线的长度小于从第一透镜出射的光在第二透镜的入光面所在平面上的光斑直径且使多个第二透镜的入光面密排在同一平面上，使得多个子照明光斑之间不存在暗条纹。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。