[发明专利]LED汽车前照灯用的自由曲面微透镜阵列

说明书

技术领域

本发明涉及LED汽车前照灯照明技术领域，特别涉及用于LED汽车前照灯的自由曲面光学微透镜阵列。

背景技术

LED光源是一种新型高效光源，根据研究表明，LED具有其它光源不能替代的优越性能，可为汽车前照灯开辟巨大的应用空间。尤其是LED光源具有小巧、坚固、长寿、节能、平面化、适合机电一体智能化等诸多优点，满足了人们对汽车前照灯安全、舒适、豪华、节能、环保与多功能等方面的要求。这些特点使得LED光源成为目前国内外竞相研发的一个热点。

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。

发明内容

本发明针对上述存在的问题，提供了LED汽车前照灯用的自由曲面微透镜阵列，该自由曲面光学微透镜阵列将LED芯片发出的光经过准直后进行配光，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，而且不需要挡光板，解决了投射式LED前照灯设计光能利用率较低的问题。本发明采用如下技术方案：

LED汽车前照灯用的自由曲面微透镜阵列，LED汽车前照灯中LED光源发出的光经过准直后以平行光束射出，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。

进一步改进的，所有自由曲面微透镜为一体形成。

进一步改进的，所述自由曲面微透镜的入射面为平面，出射面为自由曲面。

进一步改进的，所述自由曲面微透镜的入射面为矩形平面。

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：

LED光源发出的光经过准直后以平行光束射出，在该光束的截面内选取一个微小矩形区域，该微小矩形区域长为a，宽为b，该微小矩形区域内的照度视为等照度，该微小矩形区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：

E_o·S_o＝E_v·S_v，

E_o表示出射平行光束在微小矩形区内的照度值，S_o表示该微小矩形区的面积；E_v表示照明面上光斑的照度值，S_v表示该光斑的面积，则E_v表示为：

E_v＝E_o·t，

式中t为微小矩形区域的面积S_o与光斑的面积S_v的比值；

然后，依据对LED汽车前照灯的配光要求，照明面上要形成一个非等照度的光斑，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，即在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_(i,j)，则照明面上第i列的能量为：

Q(i,0)=Σj=1nEv·k(i,j)·S(i,j),]]>

同时，上述等式要满足：