一种汽车远光灯及其设计方法技术

本发明专利技术是一种汽车远光灯及其设计方法，汽车远光灯包括有内反光杯及外反光杯，其中外反光杯罩于内反光杯的外侧形成复合反光杯，发光装置装设在内反光杯内。本发明专利技术汽车远光灯的设计方法，能实现汽车远光灯可控输出光束角，先通过传输矩阵确定反光杯焦距，再利用照明距离及输出角度共同决定反光杯的长度及开口直径。本发明专利技术的设计方法针对不同的照射距离及照射角度都可以通过相应计算给出结果，对实际运用具有灵活性、实用性和针对性，可以高效的利用LED光源进行照明。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种汽车远光灯及其设计方法，特别是一种复合反光杯应用于LED车灯实现输出光束角可控的方法,属于汽车远光灯及其设计方法的创新技术。
技术介绍
远光灯是汽车上重要的功能器件之一，与近光灯相比，远光灯的光线平行射出，光线集中且亮度较大，可以照射到更高更远的物体，一般来说，近光灯只能覆盖车辆前方最多50米的距离，而远光灯则可以达到上百米甚至更远，有利于夜间的安全驾驶。然而，目前滥用远光灯的现象相当严重，大多远光灯都存在严重的眩光现象，远光灯使用不当不仅不会提高行车的安全性，反而增加危险事故的发生几率。据公安交警部门统计，在行车事故中，夜间事故占60％以上，其中约30％与滥用远光灯有关。因此，为了确保行车安全，一方面我们要约束驾驶员的驾驶行为，另一方面，设计光照效果更好的、能大幅降低眩光感的新型远光灯是一种行之有效的方法。另外，传统汽车远光灯结构主要是反光杯加光源，且光源置于反光杯的中心位置，需要的LED灯珠也比较多，整个结构体积也比较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于考虑上述问题而提供一种汽车远光灯。本专利技术能更好的控制光线出光孔径，光能利用率高，并利用地面的漫反射增加驾驶员的视觉范围，同时减少了平行光的出筒照度，能大幅降低眩光感，又不影响对障碍物的识别能力。本专利技术的另一目的在于提供一种汽车远光灯的设计方法。本专利技术的方法可在保持正常照明的情况下，把车灯光线集中射向路面，避免对向行车驾驶员产生眩光的危险，降低夜间行车事故率；同时，本专利技术的方法还免除使用球面镜，以减少制造成本。本专利技术的技术方案是：本专利技术的汽车远光灯，包括有内反光杯及外反光杯，其中外反光杯罩于内反光杯的外侧形成复合反光杯，发光装置装设在内反光杯内。上述复合反光杯的焦距f为：f=12(a+q)(1+sinφ);]]>复合反光杯的长度L为：L4fcosφ-(a′+q)sin2φ-4f2-(a′+q)fsinφ1-cos2φ+f(0<φ≤arcsin(f′a′+q),f′=12a+q-1a′+q)(a′+q)24f+f,(φ=0);]]>式中：q代表复合反光杯焦点的偏移量，φ代表复合反光杯的旋转角度，a′是复合反光杯出口半径，a是复合反光杯入口半径，L是复合反光杯的长度。本专利技术汽车远光灯的设计方法，能实现汽车远光灯可控输出光束角，先通过传输矩阵确定反光杯焦距，再利用照明距离及输出角度共同决定反光杯的长度及开口直径。本专利技术汽车远光灯的设计方法，包括以下步骤：1)根据实际需求，给定车灯初始位置r和α的参数，确定照射距离D及位置r′和α′；车灯初始位置r和α分别指在主光轴上，光线产生反射的点与光轴的距离r，光线出射时与主光轴的夹角α；r′和α′分别代表光线传播距离D后，射到路面时，光轴与路面的距离r′，及光线与路面的夹角补角α′；2)确定复合反光杯的出口半径a',入口半径a；3)确定复合反光杯的复合反光杯的偏移量q；4)代入公式(1)、(2)、(3)中：T=1-Dfl(1-Df)+D-1f1-lf---(1)]]>f=12(a+q)(1+sinφ)---(2)]]>L4fcosφ-(a′+q)sin2φ-4f2-(a′+q)fsinφ1-cos2φ+f(0<φ≤arcsin(f′a′+q),f′=12a+q-1a′+q)(a′+q)24f+f,(φ=0)---(3)]]>式中：q代表复合反光杯焦点的偏移量，φ代表复合反光杯的旋转角度，a′是复合反光杯出口半径，a是复合反光杯入口半径，L是复合反光杯的长度。本专利技术由于采用两个复合式反光杯的结构，利用光的反射原理。当光源点亮后，光线先经过内反光杯的内表面第一次反射，投射于外反光杯的内表面，这样内反光杯就成了外反光杯的新的光源。光线再经过外反光杯的内壁，一部分直接反射出外反光杯投射到地面和远方，另一小部分在经过外反光杯反射后射在内反光杯的外表面，再由内反光杯的外表面第三次反射出内反光杯照亮车辆前方的障碍物，另外，由于内反光杯外表面具有比较高的反射系数。经过两次或者三次的反射后，最终使光线离开内反光杯具有较小的角度，使大部分光线以小角度投射到车辆前面，照亮前面的路面。光线在离开内反光杯的时候，已经进行了一次优化，使第一次光线离开内反光杯就具有较小角度。这样有利于之后光线出射角度在外反光杯得到控制。本专利技术相比传统的远光灯结构设计，能更好的控制光线出光孔径，光能利用率高，并利用地面的漫反射增加驾驶员的视觉范围，同时减少了平行光的出筒照度，能大幅降低眩光感，又不影响对障碍物的识别能力。此外，本专利技术把光源置于整个装置的前端下部，需要的LED灯珠也比较少，整个结构体积也比较小，能实现远光灯的小型化。本专利技术结构新颖、能大大优化光线的出筒角度，并为行车安全提供保障。本专利技术是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的汽车远光灯及其设计方法。附图说明图1是抛物线的示意图；图2为本专利技术的原理图；图3为本专利技术的光路变换图；图4为本专利技术汽车远光的工作原理图。图5为本专利技术的剖面示意图具体实施方式下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于专利技术保护的范围。图1和图2展示了简单抛物线经过旋转、平移变化到复合曲面的过程。根据变换过程，利用数学推导可求得复合抛物线的出口方程：f=12(a+q)(1+sinφ)---(5.1)]]>根据图1和图2，利用数学推导可以分别求出长度L及最大离轴角β的方程：L4fcosφ-(a′+q)sin2φ-4f2-(a′+q)fsinφ1-cos2φ+f(0<φ≤arcsin(f′a′+q),f′=12a+q-1a′+q)(a′+q)24f+f,(φ=0)---(5.2)]]>β=arctan(a′+qL)---(5.3)]]>f′是公式中的计算过渡量，是便于公式的简洁，也可以把公式(5.2)中小括号内的内容改为f′就是一个过渡量，设其等于分子上的内容。其中，q代表焦点的偏移量，φ代表抛物线的旋转角度，a′是抛物线出口半径，a是抛物线入口半径，L是复合抛物面的长度，如图2中所示。外反光杯2的开口直径大于内反光杯1的开口直径，其中，外反光杯2的开口直径是抛物线出口半径a′的两倍，在设计中，内反光杯1是置于外反光杯2的内部，与外反光杯2内侧壁面粘合，呈现类扇形的开口，内反光杯1的半径就为抛物线入口半径a的值。本实施例中，焦距f是指外反光杯2的焦距，长度L也是外反光杯2的长度，内反光杯1置于外反光杯2中，所以内反光杯1的长度小于外反光杯2的长度。同理，q也是外反光杯2的焦点偏移量，因为焦点不在主光轴上，是偏移主光轴的，所以需要偏移量来计算。φ也是外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车远光灯，其特征在于包括有内反光杯及外反光杯，其中外反光杯罩于内反光杯的外侧形成复合反光杯，发光装置装设在内反光杯内。

【技术特征摘要】
1.一种汽车远光灯，其特征在于包括有内反光杯及外反光杯，其中外反光杯罩于内反光杯的外侧形成复合反光杯，发光装置装设在内反光杯内。2.根据权利要求1所述的汽车远光灯，其特征在于上述发光装置装设在内反光杯内的内侧。3.根据权利要求2所述的汽车远光灯，其特征在于上述发光装置装设在内反光杯内的前端内侧。4.根据权利要求1所述的汽车远光灯，其特征在于上述发光装置是3-5颗LED灯珠。5.根据权利要求1所述的汽车远光灯，其特征在于上述外反光杯的底面成抛物面。6.根据权利要求1所述的汽车远光灯，其特征在于上述反光杯输出光束角最小，外反光杯内部具有较高的反射系数，且内反光杯内外表面都具有较高的反射系数。7.根据权利要求1至6任一项所述的汽车远光灯，其特征在于上述复合反光杯的焦距f为：f=12(a+q)(1+sinφ);]]>复合反光杯的长度L为：L4fcosφ-(a′+q)sin2φ-4f2-(a′+q)fsinφ1-cos2φ+f(0<φ≤arcsin(f′a′+q),f′=12a+q-1a′+q)(a′+q)24f+f,(φ=0);]]>式中：q代表复合反光杯焦点的偏移量，φ代表复合反光杯的旋转角度，a′是复合反光杯出口半径，a是复合反光杯入口半径，L是复合反光杯的长度。8.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽，徐斌，胡义华，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44