[實用新型]一種用于LED摩托車近光燈的自由曲面光學反射器

有效

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• 申請日: 2012-07-10
• 公開（公告）號: CN202813220U
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設計）人: 王洪;陳贊吉;游瑜婷;楊潔
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F21V7/04
• 分類號: F21V7/04;F21V7/09;F21Y101/02;F21W101/027;F21W101/10
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型涉及LED摩托車燈照明技術領域，特別涉及用于LED摩托車近光燈的自由曲面光學反射器。

背景技術

發(fā)光二極管（LED）具有節(jié)能、高效及環(huán)保等諸多優(yōu)點，近年來在照明領域中被廣泛的應用。LED是第四代車用光源，具有體積小、能耗低、響應快、壽命長等諸多優(yōu)點。隨著LED技術的不斷進步，LED在車用照明中的應用也越來越普遍。但是LED應用于摩托車前照燈仍然具有挑戰(zhàn)性，為了滿足配光標準，提高系統(tǒng)性能，需針對LED來進行二次光學設計，從而實現(xiàn)前照燈照明系統(tǒng)的最優(yōu)化。

LED車燈的配光效果能否達到國家標準，是影響汽車駕駛員以及路上行人生命安全的關鍵因素。在摩托車前照燈的設計上，國家標準GB5948-1998對摩托車前照燈的配光要求做了規(guī)定。對于近光燈，國家標準要求在車燈前25m遠的照明面上產(chǎn)生一左側為水平線和右側為水平線向上15°的明暗截止線，且照明面上不同區(qū)域的照度值大小也做了相應的規(guī)定。

實用新型內(nèi)容

針對LED摩托車前照燈設計面臨的主要問題，本實用新型提供了一種用于LED摩托車近光燈的自由曲面光學反射器，該反射器體積小，眩光效應低，光能利用率高，制作安裝方便，并能產(chǎn)生滿足國標GB5948-1998的配光要求的照度分布。本實用新型運用旋轉軸對稱LED照明系統(tǒng)的設計方法，有效地提高了反射器的光學精度和工作效率，同時也很好地減小了自由曲面仿真建模時產(chǎn)生的誤差。

本實用新型采用如下技術方案：

一種用于LED摩托車近光燈的自由曲面光學反射器，反射器的內(nèi)表面是自由曲面，構成光學反射面；所述反射器的底面設有用于安裝LED的開口，LED置于開口的中心處，與底面正對的一端為所述反射器的光出射口，LED光源發(fā)射出的光大部分經(jīng)過反射器內(nèi)表面進行反射然后出射到照明面上，另一部分的光則直接出射到照明面上，目標照明區(qū)域是橢圓形。

進一步的，所述反射器分為上下兩部分，反射器內(nèi)表面上部分的自由曲面主要用于將射向水平面以上的光反射照向水平面以下的照明面上；反射器內(nèi)表面下部分的自由曲面則主要用于將向水平面以下擴散的光反射會聚到水平面以下的照明面上。

進一步的，所述自由曲面的形狀確定如下：

以LED光源為坐標原點O建立坐標系，LED底面所在平面為XOY平面，過坐標原點并與平面XOY垂直的軸為Z軸，其中平面XOZ為水平面；與Z軸交點為o且平行于平面XOY的平面為照明面，點o為照明面的中心點，首先根據(jù)摩托車前照燈近光燈在照明面上照度分布特征，把照明面上的照明區(qū)域設定為部分圓形即195°的扇形，扇形以照明面的中心點為圓心、以圓心左側水平線為左側邊線、以圓心右側與水平線向上成15°的斜線為右側邊線，然后對該部分圓形進行環(huán)帶劃分成份，再運用能量守恒定律對光源立體角劃分成n份，最后通過折反射定律計算即得到反射器的所述自由曲面。

進一步的，所述自由曲面的形狀具體確定如下：

（1）目標照明面距LED的距離為d，LED光源的總光通量為Q，中心光強為I₀=Q/π；坐標系中θ為出射光線在XOY平面上的投影與X軸的夾角，為出射光線與Z軸正方向的夾角；自由曲面關于YOZ面對稱且由在YOZ面上的曲線繞Z軸旋轉形成；

對于反射器內(nèi)表面上部分的自由曲面，照明面上部分圓形的半徑為r_up；對照明面的坐標進行離散化，把圓半徑r_up等分成n份，r_i表示等分后半徑r_up的第i份，其中0＜i≤n；同樣以照明面中心點為圓心，分別以r_i為半徑畫圓，將照明區(qū)域劃分為部分圓形環(huán)帶區(qū)域；在目標照明區(qū)域上，每一份部分圓形環(huán)帶區(qū)域的能量為：