[發明專利]一種用于汽車照明的矩陣式LED像素燈光學系統

有效

• 申請號: 202010089871.0
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111219679B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 郭宏宇;叢嘉偉;孔昕;周志強
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F21S41/143
• 分類號: F21S41/143;F21S41/25;F21S41/19;F21S45/47;H05B45/10;H05B45/325;G02B1/00;F21Y115/10
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本發明公開了一種用于汽車照明的矩陣式LED像素燈光學系統，包括光源底座、矩陣式LED芯片、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、光闌、外玻璃及控制系統；其中第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡組成一個矯正相差及消色差透鏡組；矩陣式LED光源芯片光源，經過透鏡正畸、消除色散色差、校正像差、放大、成像等過程，將LED芯片的每一顆發光光源顆粒成像在接收面上，并且每顆LED顆粒受控制系統控制，可以實現單獨的開關和亮度變化，可以呈現出各種照明圖像。本發明主要利用透鏡組系統，將LED芯片顆粒作為像素點，放大成像和使用，通過集成門電路控制系統實現對像素圖案精確控制，在自適應汽車前照燈照明系統中具有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于汽車照明技術領域，具體涉及一種用于汽車照明的矩陣式LED像素燈光學系統。

背景技術

近年來，隨著汽車技術的發展，尤其是自動駕駛的發展，人們在對汽車燈光的要求不僅僅是美觀與照明，更希望可以實現更多的功能，自從自適應前照燈的發展和使用，燈光安全日趨重要，同時也是汽車的賣點之一。其中,智能大燈系統很貼合智能汽車發展的要求,發展較為迅速。隨著在車燈領域的滲透率提高和智能汽車概念的普及,多家廠商推出搭配系統的矩陣大燈,集成攝影頭,可檢測到其他車輛或障礙,控制并形成多個陰影區,在夜間行駛時,矩陣大燈會全程使用遠光燈,自動識別迎面而來的車輛,通過設計的光形規避掉對向來車的區域或部分區域,避免對面車輛受到遠光的干擾,防止炫目,通過光形的設計完全實現了哪里需要就照哪里的目的。

但是現有智能燈的解決方案主要是通過對光源使用透鏡或光導進行簡單的放大或角度調控，存在光效利用率極低，可控性差等缺點，同時隨著對自適應燈光功能的增多，這些方法又使出射光型存在較大的色散和色差。而且光效利用率低導致企業不得不增加LED芯片單顆功率，這就又造成了散熱突出問題，增加企業成本，同時又降低了燈具使用壽命，增加了維修成本。

上述一些方式，要么像素不夠高,要么價格貴,要么系統組成復雜、體積較大。

發明內容

為了解決上述背景技術中的問題，本發明提供了一種用于汽車照明的矩陣式LED像素燈光學系統，用于解決系統組成復雜、體積較大、像素不夠高、成本高以及光效利用率低的技術問題。

本發明所述的一種用于汽車照明的矩陣式LED像素燈光學系統，采用反向設計的方法，設計包括光源底座、矩陣式LED芯片、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、光闌、外玻璃以及門電路控制系統，其中第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡組成一個矯正相差及消色差透鏡組，將照射面設為物方，LED芯片所在位置設置為像方，整體設計完成后，物方即為LED照射接收面，可以更好的做到對LED芯片的成像。

本發明光學系統從LED方向到照射面分別設置為第一透鏡，第二透鏡，第三透鏡和第四透鏡及光闌，外玻璃設置在第四透鏡的左側。

進一步地，所述透鏡的面均為標準面。

進一步地，所述第一透鏡像側面為凸面，物側面為凸面。

進一步地，所述第二透鏡像側面為凸面，物側面為凹面。

進一步地，所述第三透鏡像側面為凹面，物側面為凹面。

進一步地，所述第四透鏡像側面為凹面，物側面為凸面。

進一步地，所述光闌設置再第四透鏡的凸面位置。

進一步地，所述透鏡組成的光學系統視場角為21.5Deg。

所述LED光源發出的光線朝透鏡組件方向；

采用三片式組合透鏡組成矯正相差及消色差透鏡組，透鏡之間設置有空氣間隔。

所述矩陣式LED光源芯片為固定大小、只需改變單顆出光面的大小，即可改變出射光型像素值；