[實用新型]一種LED汽車遠光燈的雙自由曲面光學透鏡

有效

• 申請號: 201720888533.7
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN207034989U
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 王洪;葛鵬;羅蝶
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F21V5/04
• 分類號: F21V5/04
• 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汽車燈照明技術領域，特別涉及一種LED汽車遠光燈的雙自由曲面光學透鏡。

背景技術

由于LED芯片技術的不斷突破和封裝技術的改進，LED的發光效率得到不斷提升，LED芯片所具有的體積小，重量輕，高穩定性和高發光效率越來越得到各行各業的認可和喜愛，近年來，LED應用于機動車照明領域也越來越受到重視，尤其是使用LED光源的汽車前照燈領域，由于LED芯片的發光模型近似為余弦輻射體，光學特性不同于傳統汽車的白熾絲光源，使LED光源應用于汽車遠光燈時要面臨更加復雜的光學設計問題，而現有的汽車遠光燈透鏡存在色溫偏高和光學效率不高的問題，給行車途中的舒適性和安全性帶來很大困擾，為了使LED更好地應用于汽車照明領域，這一問題亟需解決。

實用新型內容

本實用新型針對上述存在的問題，提供了汽車遠光燈雙自由曲面透鏡，該透鏡入射面和出射面皆為自由曲面，兩個自由曲面皆能靈活的對光線進行矯正，且光效利用率更高，使照明光斑更加均勻，無明顯的色散現象，能滿足新的國家標準對汽車遠光燈的配光要求，解決了使用LED光源的光學設計問題，既解決色溫偏高問題又解決光斑照度問題。

本實用新型的目的至少采用如下技術方案之一實現。

一種LED汽車遠光燈的雙自由曲面光學透鏡，雙自由曲面透鏡由兩個自由曲面組合而成，第一個自由曲面為入射面,第二個自由曲面為出射面，光學透鏡放置于芯片前面。特征是：建立直角坐標系，在坐標原點前方25米處設定照明面，確定照明面中心點為中心的橢圓形區域，對橢圓形區域進行能量劃分，設定第一個自由曲面和第二個自由曲面角度矯正比，先計算出芯片的出光角度和目標平面的映射關系，用設定的第一個自由曲面的角度矯正系數，計算出芯片的出光角度和第一個自由曲面的出射角度的對應關系，按照對應關系利用迭代計算公式，計算出第一個自由曲面上的點，然后用第一個自由曲面上點的出光角度和目標平面上點的對應關系，再利用迭代計算公式計算出第二個自由曲面上的點，將所得到的點分別倒入建模軟件中建模即可得到模型實體。

雙自由曲面光學透鏡由透明材料制成，透明材料可為PC或PMMA或光學玻璃。透鏡的上下兩個面為雙自由曲面，兩者間的過渡面為圓柱面，圓柱面可以方便的與支架相連，方便透鏡的定位，且不會影響光學效果。

在相同尺寸下，雙自由曲面透鏡比單透鏡的光效利用率更高，且透鏡的菲涅耳損失更低，應為雙自由曲面入射面為自由曲面，而非單自由曲面的平面，所以在光源利用角度相同時，曲面的長度更短，而在尺寸相同時，雙自由曲面透鏡的光能利用角度更大。

雙自由曲面透鏡能使透過的光線色溫穩定，光斑均勻，透鏡的外形結構為凹凸形，第一個自由曲面向透鏡內部凹，第二個自由曲面向外凸，整個透鏡可認為是由球面透鏡中的正負透鏡組合而成的膠合透鏡，膠合透鏡可以很好的矯正色差，所以在光線通過雙自由曲面時，不會出現明顯的色散，能很好的穩定光斑的色溫，光斑不會出現明顯的偏藍或偏黃現象，且兩個自由曲面都參與光線矯正，可以做到芯片的出光角度和目標平面的映射關系更加準確，使照明面上的照度設定值與實際照明值更接近，光斑更均勻。