一种led汽车照明用的微透镜阵列型前照灯的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，包括LED芯片、铝基板和散热器，其还包括准直器和自由曲面微透镜阵列，LED芯片焊接在铝基板上，铝基板、准直器和自由曲面微透镜阵列安装于散热器上，LED芯片的发光面朝向准直器的入射面，光线经准直器后以平行光束出射，并垂直入射自由曲面微透镜阵列的入射面。本实用新型提供的LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯零配件少、结构简单稳定、便于安装、散热效率高、而且不需要挡光板进行配光，减少了配光系统对光能的损耗，提高了光能利用率；采用自由曲面光学设计，可以有效控制光线走向，抑制眩光效应，同时又能达到国家标准GB25991-2010对汽车用LED前照灯的配光要求。
【专利说明】—种LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及LED汽车前照灯照明【技术领域】，特别涉及LED汽车照明用的微透 镜阵列型前照灯。
【背景技术】
[0002]LED光源具有寿命长、高效节能、体积小、环保等优点，目前已经在车辆的刹车灯、 转向灯、尾灯以及仪表用灯等方面广泛得到应用，在前照灯应用上的研究也越来越多，LED 即将成为车灯光源市场的主流。随着LED在车辆照明系统中的应用不断扩展，应用技术的 不断提高，LED必将逐渐取代传统的白炽灯和卤钨灯，成为车灯的“第四代”光源，这也将是 今后车辆照明应用的发展趋势。
[0003]由于LED相比于其他光源，发光特性有很大的差别，芯片阵列的排布和灯具结构 的设计都会影响到最终效果，使LED光源应用于摩托车前照灯时要面临更加复杂的光学设 计问题。目前，使用得比较广泛的是投射式LED前照灯设计，这种光学设计可以形成很好的 光型效果，但在近光灯设计时还需加上挡光板，整个光学系统复杂，光能利用率较低。
实用新型内容
[0004]本实用新型针对上述存在的问题，提供了一种LED汽车照明用的微透镜阵列型 前照灯，该前照灯不需要挡光板，光学系统仅包括LED芯片、抛物面反射器和自由曲面微 透镜阵列，解决了投射式LED前照灯设计光能利用率较低的问题，同时能满足国家标准 GB25991-2010对汽车用LED前照灯的配光要求。本实用新型采用如下技术方案:
[0005]一种LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，包括LED芯片、铝基板和散热器，其 还包括准直器和自由曲面微透镜阵列，LED芯片焊接在铝基板上，铝基板、准直器和自由曲 面微透镜阵列安装于散热器上，LED芯片的发光面朝向准直器的入射面，光线经准直器后以 平行光束出射，并垂直入射自由曲面微透镜阵列的入射面。
[0006]进一步的，所述准直器采用抛物面反射器。
[0007]进一步的，所述散热器包括散热器主体和布设于散热器主体背面的鳍片式结构， LED光源通过铝基板安置于该散热器的主体上，通过散热器主体背面的鳍片式结构能更好 地将LED光源工作时产生的热量传导并散发到空气中。良好的散热条件保证了 LED光源能 在正常环境温度工作的基础上，结合二次光学部件的优化设计使LED汽车前照灯达到配光 性能要求。同时，热量的及时散发出去，才不会导致LED芯片性能的变化与衰减，提高车灯 的使用寿命，保障了驾驶的安全性。
[0008]进一步的，所述抛物面反射器由电镀塑胶材料制成，反射器的内表面是抛物面，构 成光学反射面。抛物面反射器的作用是将LED芯片发出的光进行准直配光，使光线经过抛 物面反射器反射后以平行光束射出。
[0009]进一步改进的，自由曲面光学微透镜阵列由光学透明材料制成，自由曲面光 学微透镜阵列将经过准直器准直后的光再次进行配光，产生的光型能满足国家标准GB25991-2010对汽车用LED前照灯的配光要求。
[0010]进一步改进的，所述自由曲面微透镜阵列由若干个自由曲面微透镜紧凑排列布满整个所述平行光束的截面构成。
[0011]进一步改进的，所有自由曲面微透镜为一体形成；所述自由曲面微透镜的入射面为平面，出射面为自由曲面；所述自由曲面微透镜的入射面为矩形平面。
[0012]进一步改进的，所述自由曲面微透镜的出射面即自由曲面确定如下:
[0013]LED光源发出的光采用准直器进行准直，LED光源发出的光经过准直后以平行光束射出，该光束的截面为半圆形，在该半圆内选取一个微小区域，该微小区域的照度是视为等照度；该微小区域内的光经过透镜在照明面上形成一个等照度的光斑，根据能量守恒定律有:
[0014]E。? S。= Ev ? Sv
[0015]E。表示出射平行光束某一小区域内的照度值，S。表示该微小区域的面积，Ev表示照明面上光斑的照度值，Sv表示该光斑的面积，则Ev可表示为:
[0016]Ev = E0 ? t
[0017]式中t为微小区域的面积S。与光斑的面积Sv的比值；
[0018]然后，依据对LED汽车前照灯的配光要求，照明面上形成一个非等照度的光斑；首先令整个LED汽车前照灯的光轴为z轴，那么xoy平面为照明面，对照明区域进行网格划分；在X轴的方向上均匀划分成m列，在y轴的方向上均匀划分成n行，对每一小格进行编号，其中第i列第j行小格的编号为G(ij，则照明面上第i列的能量为:
【权利要求】
1.一种LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，包括LED芯片、铝基板和散热器，其特征在于还包括准直器和自由曲面微透镜阵列，LED芯片焊接在铝基板上，铝基板、准直器和自由曲面微透镜阵列安装于散热器上，LED芯片的发光面朝向准直器的入射面，光线经准直器后以平行光束出射，并垂直入射自由曲面微透镜阵列的入射面。
2.根据权利要求1所述的LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，其特征在于所述准直器采用抛物面反射器。
3.根据权利要求1所述的LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，其特征在于所述散热器包括散热器主体和布设于散热器主体背面的鳍片式结构，LED光源通过铝基板安置于该散热器的主体上。
4.根据权利要求2所述的LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，其特征在于所述抛物面反射器由电镀塑胶材料制成，反射器的内表面是抛物面，构成光学反射面。
5.根据权利要求1所述的LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，其特征在于自由曲面光学微透镜阵列由光学透明材料制成，自由曲面光学微透镜阵列将经过准直器准直后的光再次进行配光，产生的光型能满足国家标准GB25991-2010对汽车用LED前照灯的配光要求。
6.根据权利要求1所述的LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，其特征在于所述自由曲面微透镜阵列由若干个自由曲面微透镜紧凑排列布满整个所述平行光束的截面构成。
7.根据权利要求6所述的LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，其特征在于所有自由曲面微透镜为一体形成；所述自由曲面微透镜的入射面为平面，出射面为自由曲面；所述自由曲面微透镜的入射面为矩形平面。
8.根据权利要求7所述的LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，其特征在于所述自由曲面微透镜的出射面即自由曲面确定如下:LED光源发出的光采用准直器进行准直，LED光源发出的光经过准直后以平行光束射出，该光束的截面为半圆形，在该半圆内选取一个微小区域，该微小区域的照度是视为等照度；该微小区域内的光经过透镜在照明面上形成一个等照度的光斑，根据能量守恒定律有:E0 * S0 = Ev ? Sv`E。表示出射平行光束某一小区域内的照度值，S。表示该微小区域的面积，Ev表示照明面上光斑的照度值，Sv表示该光斑的面积，则Ev可表示为:Ev = E0 ? t式中t为微小区域的面积S。与光斑的面积Sv的比值；然后，依据对LED汽车前照灯的配光要求，照明面上形成一个非等照度的光斑；首先令整个LED汽车前照灯的光轴为z轴，那么xoy平面为照明面，对照明区域进行网格划分；在 X轴的方向上均匀划分成m列，在y轴的方向上均匀划分成n行，对每一小格进行编号，其中第i列第j行小格的编号为G(ij，则照明面上第i列的能量为:nQ(i,0) =S 五V J=I同时，上述等式要满足:
【文档编号】F21V5/04GK203431672SQ201320465657
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】王洪, 陈赞吉, 葛鹏 申请人:华南理工大学