[发明专利]折转式汽车LED前照灯近光光学系统

说明书

技术领域

本发明属于光学技术领域，具体涉及一种给机动车驾驶员提供道路照明的基于LED为光源的汽车前照灯的近光光学系统。

背景技术

目前机动车使用的前照灯近光系统能够为机动车驾驶员提供道路照明。根据国内外前照灯标准，近光系统应在避免对道路对面来车驾驶员造成眩光的情况下，提供足够水平宽度的道路照明照亮相邻车道，并同时能照明车道远处，给驾驶员判断路面情况提供方便。

我国所采用的车灯标准GB4599-2007《汽车前照灯配性能》是参考欧洲经济委员会的相关法规《E/ECE/324 Addendum 1:Regulations No.1 and No.2》。根据国标标准，机动车前照灯近光系统需要在车灯前方25米处形成一个水平扩展达到7920mm，垂直扩展达到1250mm的矩形光斑；同时，在光斑的右半部分，在矩形光斑基础上叠加了与水平方向成15°的矩形光斑。整个光斑的上沿要在测试屏幕上形成一条清晰的截止线，即截止线的左半部分水平，右半部分与水平方向成15°；同时，截止线的转折处下方应有一块合适的亮区特殊点照明。

现行的汽车前照灯近光系统主要以卤钨灯和氙灯作为光源，采用的光学系统包括二次曲面反射器-挡板-透镜系统和自由曲面反射器，存在如下问题：1．使用卤钨灯作为光源，要能够产生满足要求的照度，其功率要求非常高，并且车灯所使用的卤钨灯有严格的光源标准和分类，因而系统的运行成本很高；2．前照灯系统需要在夜晚长时间运行，卤钨灯的寿命相对较短，因而需要机场频繁更换灯泡，维护成本也较高； 3. 无论是采用二次曲面反射器-挡板-透镜系统还是采用自由曲面反射器，光源出射的光线都有相当一部分被挡板或者铝帽遮挡和吸收，使整体的光学系统效率受到很大限制；4．采用自由曲面反射器实现的光斑截止线通常不够清晰，存在光斑毛刺。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种折转式汽车LED前照灯近光光学系统，是使用单颗或多颗高功率白光LED模组作为光源，通过非球面抛物面准直反射器、第二抛物面反射器，以光轴为中心水平刀口和15度斜刀口光阑板，投光透镜，实现汽车前照灯近光灯的照明。

本发明提供的折转式汽车LED前照灯近光光学系统，包括白光LED模组、非球面抛物面准直反射器、第二抛物面反射器、光阑板和投光透镜组成，白光LED模组光源几何中心置于非球面抛物面准直反射器的第一焦点处，第二抛物面反射器位于非球面抛物面准直反射器的下方，第二抛物面反射器的前方设有投光透镜，光阑板位于投光透镜的前焦点附近，其特征在于：所述LED模组光源发出的光经过非球面抛物面准直反射器的第一焦点处，再经过第二抛物面反射器，将光束主光线折转45度形成第二焦点，在第二焦处放置光阑板，投光透镜的前焦点与第二抛物面反射器焦点重合或少许离焦，光束经投光透镜投射出去照明，形成LED汽车前照灯近光灯照明系统。

所述的白光LED模组为大功率多芯片单颗封装的10W白光LED，或采用多颗白光LED阵列的光源模组，光源功率大小5-15W，白光LED光源模组的发光面法线垂直于第一抛物面反射器对称轴。

所述的非球面抛物面准直反射器的长度为20-100 mm，口径为30-150mm的半口径，第一焦距为5-50mm，内表面采用高反射率镜面镀膜，反射率达到95%以上。

所述的第二抛物面反射器是45度折转离轴抛物面反射器或全反射棱镜，其45度折转离轴抛物面反射器对称轴平行于非球面抛物面准直反射器对称轴，其长度为20-100 mm，口径为50-300 mm，焦距为18-105 mm。

所述的投光透镜的前焦点在第二抛物面反射器焦点附近并向前离焦7mm，棱镜的入射面与折转点，以及投光透镜的光轴重合，投光透镜的相对口径与第二抛物面反射器出射光束的相对口径相当。

所述的光阑板是以光轴为中心的水平刀口和15度斜刀口的光阑板。

本发明，能够发出完全满足国内外相关前照灯近光标准的照明光束，并提供足够的路面照度和较好地避免眩光对于异侧车道车辆驾驶员的影响，以排除行车干扰和帮助机动车驾驶者及时看清前方的（或前面的）路面状况。降低了系统的能耗，通过光学设计使系统发出满足要求的光斑，并且提高其对光能的利用率。仅以能耗5-15W的LED光源（组）实现对于基于传统55W及以上光源卤钨灯和氙灯的近光系统的替代，并且所实现照明效果更优于传统前大灯近光光学系统。

附图说明

图1是本发明经抛物面准直，再经离轴抛物面聚焦的近光光学系统的结构示意图。

图2是本发明经椭球面会聚，再经平面折转的近光光学系统的结构示意图。