专利名称：照明单元和具有该照明单元的前照灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于机动车的照明单元。此外，本实用新型还涉及一种具有上述类型的照明单元的前照灯。
背景技术：
众所周知，LED照明具有不可替代的优点，其节省能源，超低功耗，相同的照明效率比传统光源节能80%以上，并且其寿命较长。鉴于以上优点，人们越来越多地将LED作为光源来使用。在机动车领域中，人们也越来越倾向于采用LED作为光源，尤其是作为前照灯的光源。市场上也出现了一些LED前照灯，这种前照灯通常包括:反射器；设置在反射器内部的LED光源；以及布置在反射器的下游的透镜。然而，在现有技术中，LED光源需要布置在反射器的一个焦点位置处，为此需要在反射器的出光口的一侧将光源装入到反射器中，而通常的LED光源还包括散热结构等其他附属部件，为了容纳这些部件，前照灯在竖直方向上尺寸被设计得相对较大，这对在空间有限的机动车中进行装配造成了较大的问题。另外，现有技术中的前照灯的出光效率也相对较低。
实用新型内容为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种用于机动车的照明单元，该照明单元的体积相对较小，并且其发光效率更高。此外，本实用新型还提出了一种具有上述类型的照明单元的前照灯。该前照灯的体积更加小巧，同时其发光效率更高。本实用新型的第一个目的通过一种上述类型的用于机动车的照明单元实现，该照明单元包括:光源；以及在光路上顺序布置的初级光学组件和次级光学组件，其中，初级光学组件设计为第一透镜，光源出射的光线通过初级光学组件折射之后并经过次级光学组件出射。通过采用透镜形式的初级光学组件，允许光源从整个照明单元的后侧插入到初级光学组件中，为此，光源的一些其他部件，例如散热器和相应的电子器件就无需布置在透镜中，从而使得透镜的尺寸可以做的相对较小。这在很大程度上降低了照明单元的尺寸。另夕卜，由于光源的这些部件不用布置在透镜的内部，因此这些部件也不会对光源发出的光线产生阻挡，这也进一步提高了根据本实用新型的照明单元的发光效率。根据本实用新型提出，第一透镜设计为近场聚光透镜。该透镜将光源发出的光线在近场的范围内聚焦到一个焦点上，并在通过焦点后沿原出射方向继续传输，进而通过次级光学组件后出射。优选的是，光源从背离照明单元的光出射方向的方向上安装到第一透镜中或上。由此，光源的一些部件就无需完全布置在透镜中，从而使得透镜无需再为此提供容纳这些部件的结构空间，从而在很大程度上降低了透镜的体积。根据本实用新型进一步提出，次级光学组件包括第一次级光学组件和第二次级光学组件，其中，第一次级光学组件部分地遮挡从初级光学组件出射的光线。在此，第一次级光学组件起到部分地遮挡从初级光学组件出射的光线的作用，以在照明单元产生的光斑中形成截止线，截止线的高低意味着近光在路面上的照射距离的远近，截止线太高容易使对面的来车和行人感到炫目，太低则照得太近，使驾驶员无法看到车前较远的距离。调节第一次级光学组件来获得截止线在形成的光斑中的理想的位置。有利的是，第二次级光学组件设计为准直透镜。这种准直透镜能够将光线以预定的指向投射到一定的距离上并且与作为初级光学组件的第一透镜形成双透镜系统，以获得理想的照明效果。根据本实用新型提出，初级光学组件设计为具有处于初级光学组件内部的第一焦点和处于初级光学组件的外部的第二焦点，光源布置在第一焦点处，并且来自光源的光线经过初级光学组件出射后在第二焦点处汇聚。在本实用新型的设计方案中，作为初级光学组件的第一透镜具有半椭球型的形状，第一焦点和第二焦点即为两个半椭球形构成的完整椭球的两个焦点，因此，光线从一个焦点出射后经椭球面反射后会会聚于另外的焦点上。优选的是，第二次级光学组件具有处于第二次级光学组件外部的第三焦点，并且第二焦点与第三焦点重合。为了使光线能够照射得相对远，需要从第二次级光学组件出射的光线是尽可能平行的光束，为此，第二次级光学组件设计成类似于凸透镜的轮廓，因此从焦点投射到第二次级光学组件中的光线就会平行地从第二次级光学组件的出射面上出射。根据本实用新型提出，第一次级光学组件在初级光学组件的外部布置在第二焦点和第三焦点上。第一次级光学组件遮挡了来自初级光学组件的部分光线，从而在形成的光斑中出现截止线。有利的是，第一次级光学组件设计为遮光板。优选的是，初级光学组件设计成杯状，其中杯状的初级光学组件包括顶面、底面和连接在顶面和底面之间的周向的杯面，其中顶面形成出射面，并且杯面形成反射面。在底面中形成有容纳光源的凹进区域，第一焦点落入到凹进区域中。在安装光源时，光源可以从照明单元的后部直接插入到该凹进区域中，从而极大地简化了照明单元的装配过程。另外，在需要更换光源时也可以简单地进行更换。有利的是，反射面为全内反射面。当然，也可以通过在杯面上涂覆反射材料或粘贴反射层的方式来增强反射效果。优选的是，光源为LED光源，并且LED光源包括至少一个LED芯片。LED光源具有发光效率高，寿命长和节能绿色环保等优点。本实用新型的另一个目的通过一种用于机动车的前照灯，该前照灯具有上述类型的照明单元。该前照灯的体积更加小巧，同时其发光效率更高。优选的是，前照灯还包括至少三个补光单元，补光单元发射的光线与照明单元发射的光线至少部分地叠加。这三个补光单元可以在一定展幅上对照明单元产生的光斑进行补充，从而获得特定形状的光斑。有利的是，补光单元分别包括补光透镜和补光光源。优选的是，补光光源为由至少一个LED芯片构成的LED光源。应该理解的是，如果没有其它特别注明，这里描述的不同的示例性实施例的特征可以彼此结合。
[0020]附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本实用新型。这些附图图解了本实用新型的实施例，并与说明书一起用来说明本实用新型的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表不。图中不出:图1是根据本实用新型的照明单元的示意性结构图；图2是根据本实用新型的照明单元投射出的光线产生的图样；图3是根据本实用新型的前照灯的补光单元投射出的光线产生的图样；图4是根据本实用新型的前照灯整体投射出的光线产生的图样。
具体实施方式
在下面详细描述中，参考形成本说明书的一部分的附图，其中，以例证的方式示出了可以实施本实用新型的具体实施例。关于图，诸如“左”、“右”、“上”、“下”等方向性术语参考所描述的附图的方向使用。由于本实用新型实施例的组件可以在许多不同方向上放置，所以方向术语仅用于说明，而没有任何限制的意思。应该理解的是，可以使用其它实施例，并且在不背离本实用新型的范围的前提下可以进行结构或逻辑改变。所以，下面详细描述不应被理解为限制性的意思，并且本实用新型由所附的权利要求限定。在根据本实用新型的照明单元100的设计方案中，照明单元100，包括:光源3 ;以及在光路上顺序布置的初级光学组件I和次级光学组件2。从图中可见，光线从图中的左侧向右侧延伸。从图1中可见，在最左侧为光源3，接下来是设计为第一透镜的初级光学组件1，然后是次级光学组件2，其中，第一透镜设计为近场聚光透镜。从图中可见，该次级光学组件2包括第一次级光学组件21和第二次级光学组件22，其中，第一次级光学组件21设计为遮光板，而第二次级光学组件22设计为准直透镜，由此实现了一种双透镜照明单元。初级光学组件I设计为具有处于初级光学组件I内部的第一焦点11和处于初级光学组件I的外部的第二焦点12，光源3布置在第一焦点11处，并且来自光源3的光线经过初级光学组件I出射后在第二焦点12处汇聚。在本实施例中，作为初级光学组件I的第一透镜具有半椭球型的形状，第一焦点和第二焦点即为两个半椭球形构成的完整椭球的两个焦点，因此，光线从一个焦点出射后经椭球面反射后会会聚于另外的焦点上。从图1中可见，半椭球形的初级光学组件I更近似于杯状，其中杯状的初级光学组件I包括顶面13、底面14和连接在顶面13和底面14之间的周向的杯面15，其中顶面13形成出射面，并且杯面15形成设计成全内反射面的反射面。在底面14中形成有容纳光源3的凹进区域16，第一焦点11落入到凹进区域16中。在安装光源3时，光源3可以从照明单元100的后部直接插入到该凹进区域16中，从而极大地简化了照明单元100的装配过程。另外，在需要更换光源3时也可以简单地进行更换。为了更加清晰的说明根据本实用新型的照明单元100的构造，根据本实用新型的照明单兀100被布置在一个X-Y坐标系中。从图中可见,第一焦点11处于该坐标系的原点，而第二焦点12则处于X轴的数字32处。另外，第二次级光学组件22具有处于第二次级光学组件22外部的第三焦点221，并且第二焦点12与第三焦点221重合。另外，设计成遮光板的第一次级光学组件21在初级光学组件I的外部布置在第二焦点12和第三焦点221上。在图1中可见，遮光板并未精确地布置在第二焦点12和第三焦点221上，而是稍稍向左侧，也就是朝向初级光学组件I的方向移动了一点点，但是这并不影响遮光板的实际效果。[0029]另外，在本实施例中，作为准直透镜的第二次级光学组件22设计成类似于凸透镜的轮廓，因此从焦点投射到第二次级光学组件22中的光线就会平行地从第二次级光学组件22的出射面上出射。另外，在本实施例中，光源3为LED光源，该LED光源3可以包括一个LED芯片或者包括由多个LED芯片构成的阵列。。在从照明单元100的后部，也就是在图中示出的X轴的负半轴向正半轴的方向上插入光源3时，图中未示出的LED光源的其他部件，例如散热器保留在初级光学组件I的外部，该散热器并未布置在初级光学组件I的内部，因此，从而使得初级光学组件I的尺寸可以做的相对较小。这在很大程度上降低了照明单元100的尺寸。另外，由于光源3的这些部件不用布置在初级光学组件I的内部，因此散热器也不会对光源3发出的光线产生阻挡，这也进一步提高了根据本实用新型的照明单元的发光效率。另外，在图1示意性地示出了光源3发出的一条光线的光路图。从图中可见，该光线从第一焦点11处开始照射到X轴上方的反射面15上，反射面15使得该光线经过第二焦点12并进而入射到第二次级光学组件22的处于X轴的下方的入射面上。由于第二焦点12与第二次级光学组件22的第三焦点221重合，因此该光线经过第二次级光学组件22在X轴的下方以平行于X轴的方向射出。而光源3朝向处于X轴下方的反射面15照射的光线被反射面反射后会同样经过第二焦点12出射，但是该部分光线中的一部分会被作为遮光板的第一次级光学组件21所遮挡，从而不会入射到第二次级光学组件22中，由此在产生的光斑中形成截止线。在图2中可以清晰地看到在图形上部的截止线。另外，由于第二次级光学组件22设计为准直透镜，因此使得该照明单元100产生被称为所谓的“热区”的光斑。从图2示出的根据本实用新型的照明单元100投射出的光线产生的图样中可明显地看到在图样中心的热区。然而，在用于机动车的前照灯中，仅仅存在热区是不行的，因为根据照明标准，前照灯产生的光斑还要有一定的展宽。为此，在根据本实用新型的前照灯中还具有至少三个补光单元，这些补光单元分别具有补光透镜和补光光源，同样，补光光源也可以是LED光源。图3示出了三个补光单元产生的光斑叠加在一起后图样，从图中可见，该光斑具有大约正负35度的展幅。在补光单元和照明单元100组合在一起之后，形成图4中示出的图样。从图中可见，根据本实用新型的前照灯产生的光斑具有大约正负35度的展幅，同时在中央区域还具有热区。以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。参考标号I 初级光学组件11 第一焦点12 第二焦点13 顶面14 底面15 杯面16 凹进区域[0043]2次级光学组件21第一次级光学组件22第二次级光学组件221 第三焦点3光源100照明单元
权利要求1.一种用于机动车的照明单元(100)，包括:光源(3);以及在光路上顺序布置的初级光学组件(I)和次级光学组件(2)，其特征在于，所述初级光学组件(I)设计为第一透镜，所述光源(3)出射的光线通过所述初级光学组件(I)折射之后并经过所述次级光学组件(2)出射。
2.根据权利要求1所述的照明单元(100)，其特征在于，所述第一透镜设计为近场聚光透镜。
3.根据权利 要求1所述的照明单元(100)，其特征在于，所述光源(3)从背离所述照明单元(100)的光出射方向的方向上安装到所述第一透镜中或上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的照明单元(100)，其特征在于，所述次级光学组件(2)包括第一次级光学组件(21)和第二次级光学组件(22)，其中，所述第一次级光学组件(21)部分地遮挡从所述初级光学组件(I)出射的光线。
5.根据权利要求4所述的照明单元(100)，其特征在于，所述第二次级光学组件(22)设计为准直透镜。
6.根据权利要求4所述的照明单元(100)，其特征在于，所述初级光学组件(I)设计为具有处于所述初级光学组件(I)内部的第一焦点(11)和处于所述初级光学组件(I)的外部的第二焦点(12)，所述光源(3)布置在所述第一焦点(11)处，并且来自所述光源(3)的光线经过所述初级光学组件(I)出射后在所述第二焦点(12)处汇聚。
7.根据权利要求6所述的照明单元(100)，其特征在于，所述第二次级光学组件(22)具有处于所述第二次级光学组件(22)外部的第三焦点(221)，并且所述第二焦点(12)与所述第三焦点(221)重合。
8.根据权利要求7所述的照明单元(100)，其特征在于，所述第一次级光学组件(21)在所述初级光学组件(I)的外部，布置在所述第二焦点(12)和所述第三焦点(221)上。
9.根据权利要求4所述的照明单元(100)，其特征在于，所述第一次级光学组件(21)设计为遮光板。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的照明单元(100)，其特征在于，所述初级光学组件(I)设计成杯状，其中杯状的所述初级光学组件(I)包括顶面(13)、底面(14)和连接在所述顶面(13)和所述底面(14)之间的周向的杯面(15 )，其中所述顶面(13)形成出射面，并且所述杯面(15)形成反射面。
11.根据权利要求10所述的照明单元(100)，其特征在于，在所述底面(14)中形成有容纳所述光源(3)的凹进区域(16)，所述第一焦点(11)落入到所述凹进区域(16)中。
12.根据权利要求11所述的照明单元(100)，其特征在于，所述反射面为全内反射面。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的照明单元(100)，其特征在于，所述光源(3)为LED光源。
14.根据权利要求13所述的照明单元(100)，其特征在于，所述LED光源(3)包括至少一个LED芯片。
15.一种用于机动车的前照灯，其特征在于，所述前照灯包括根据权利要求1至14中任一项所述的照明单元(100)。
16.根据权利要求15所述的前照灯，其特征在于，所述前照灯还包括至少三个补光单元，所述补光单元发射的光线与所述照明单元(100)发射的光线至少部分地叠加。
17.根据权利要求16所述的前照灯，其特征在于，所述补光单元分别包括补光透镜和补光光源。
18.根据权利要求17所述的前照灯，其特征在于，所述补光光源为由至少一个LED芯片构成的LED光源。`
专利摘要本实用新型涉及一种照明单元和具有该照明单元的前照灯，其中照明单元(100)包括光源(3)，在光源(3)的光出射方向上顺序布置的初级光学组件(1)和次级光学组件(2)，其中，初级光学组件(1)设计为第一透镜，所述光源(3)出射的光线通过初级光学组件(1)折射之后并经过次级光学组件(2)出射。
文档编号F21W101/10GK203036497SQ201220640410
公开日2013年7月3日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者付彦霞, 董翔宇, 韩雪峰, 谢巍 申请人:欧司朗有限公司