[实用新型]一种LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯

权利要求书

1.一种LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，包括LED芯片、铝基板和散热器，其特征在于还包括准直器和自由曲面微透镜阵列，LED芯片焊接在铝基板上，铝基板、准直器和自由曲面微透镜阵列安装于散热器上，LED芯片的发光面朝向准直器的入射面，光线经准直器后以平行光束出射，并垂直入射自由曲面微透镜阵列的入射面。

2.根据权利要求1所述的LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，其特征在于所述准直器采用抛物面反射器。

3.根据权利要求1所述的LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，其特征在于所述散热器包括散热器主体和布设于散热器主体背面的鳍片式结构，LED光源通过铝基板安置于该散热器的主体上。

4.根据权利要求2所述的LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，其特征在于所述抛物面反射器由电镀塑胶材料制成，反射器的内表面是抛物面，构成光学反射面。

5.根据权利要求1所述的LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，其特征在于自由曲面光学微透镜阵列由光学透明材料制成，自由曲面光学微透镜阵列将经过准直器准直后的光再次进行配光，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。

6.根据权利要求1所述的LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，其特征在于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。

7.根据权利要求6所述的LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，其特征在于所有自由曲面微透镜为一体形成；所述自由曲面微透镜的入射面为平面，出射面为自由曲面；所述自由曲面微透镜的入射面为矩形平面。

8.根据权利要求7所述的LED汽车照明用的微透镜阵列型前照灯，其特征在于所述自由曲面微透镜的出射面即自由曲面确定如下：

LED光源发出的光采用准直器进行准直，LED光源发出的光经过准直后以平行光束射出，该光束的截面为半圆形，在该半圆内选取一个微小区域，该微小区域的照度是视为等照度；该微小区域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表示出射平行光束某一小区域内的照度值，S_o表示该微小区域的面积，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可表示为：

E_v＝E_o·t

式中t为微小区域的面积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，照明面上形成一个非等照度的光斑；首先令整个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；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：

Ev·Sv=Σi=1mQ(i,0)]]>

上面两式中，S_(i,j)表示照明面上G_(i,j)的面积；根据国家标LED汽车前照灯的配光要求设置照度控制因子k_(i,j)来控制照明面上指定区域的照度值大小，用以形成满足标准的照度分布，E_v·k_(i,j)表示照明面上G_(i,j)的照度值，k_(i,j)的取值大小需根据照明面上照度要求进行设定，对于照度越大的区域k_(i,j)的取值越大，对于照度越小的区域k_(i,j)的取值越小；

照明面上第j行的能量为：

Q(0,j)=Σi=1mEv·k(i,j)·S(i,j)]]>

同时，上述等式要满足：

Ev·Sv=Σj=1nQ(0,j)]]>

然后对应于照明面上的网格划分，通过能量守恒定律对出射平行光束的一个微小小区域进行网格划分，令该微小区域为长为a、宽为b的微小矩形区域；首先对该微小矩形区域进行列划分，对应于照明面上第i列的能量分布，根据能量守恒定律，该微小矩形区域第i列的能量为：

E_o·b·p_i＝Q_(i,0)

式中，p_i为该微小矩形区域第i列的宽度，联合上述几式可求解出p_i；

同理，对该微小矩形区域进行行划分，根据能量守恒定律，该微小矩形区域第j行的能量为：

E_o·a·q_j＝Q_(0,j)

式中，q_j为该微小矩形区域第j行的宽度，联合上述几式求解出q_j；由这两个等式计算得到的p_i和q_j完成该微小矩形区域的网格划分；同样的，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)；

最后，根据照明区域和光束截面微小矩形区域的网格划分，利用折射定律计算微透镜的自由曲面。