一种LED摩托车前照灯组合式透镜制造技术

本实用新型专利技术公开一种LED摩托车前照灯组合式透镜。该组合式透镜包括远光灯和近光灯光组合式透镜自由曲面，每个组合式透镜由双自由曲面和单自由曲面组合而成，远光灯的光学透镜放置于芯片前面，近光灯的光学透镜放置于反射杯前面。曲面的确定过程包括：分别确定照明面中心点为中心的椭圆形区域和半圆形区域，对椭圆形区域和半圆形区域进行能量划分，得出单自由曲面和双自由曲面各自所占能量比，分别出芯片的出光角度和目标平面的映射关系，然后可得出双自由曲面和单自由曲面上点的坐标值，将得到的点进行组合然后进行建模即可得到模型实体。本实用新型专利技术解决了现有摩托车透镜照明技术中存在的色散严重、色温偏高及光效利用率低等缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种LED摩托车前照灯组合式透镜
本技术涉及LED摩托车灯照明
，特别涉及用于LED摩托车近光灯和远光灯组合式透镜。
技术介绍
由于LED芯片技术的不断突破和封装技术的改进，LED的发光效率得到不断提升，LED芯片所具有的体积小，重量轻，高稳定性和高发光效率越来越得到各行各业的认可和喜爱，近年来，LED应用于机动车照明领域也越来越受到重视，尤其是使用LED光源的摩托车前照灯领域，由于LED芯片的发光模型近似为余弦辐射体，光学特性不同于传统摩托车的白炽丝光源，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，而现有的摩托车透镜前照灯存在色温偏高和光学效率不高的问题，给行车途中的舒适性和安全性带来很大困扰，为了使LED更好地应用于摩托车照明领域，这一问题亟需解决。
技术实现思路
本技术针对上述存在的问题，提供了摩托车用的LED前照灯，该LED摩托车前照灯包括远光灯和近光灯，能满足新的国家标准对摩托车用LED前照灯的配光要求，解决了使用LED光源的光学设计问题，用双自由曲面加单自由曲面的组合式透镜，既解决色温偏高问题又解决光斑照度问题。本技术实现上述目的技术方案如下。LED摩托车前照灯组合式透镜，包括位于同一所述前照灯里的远光灯光学透镜和近光灯光学透镜，所述远光灯光学透镜和近光灯光学透镜均由双自由曲面和单自由曲面组合而成，摩托车近光灯和远光灯的光斑均由两种自由曲面的光斑叠加而成；根据国家标准中对摩托车前照灯照度的分布要求，确定单自由曲面和双自由曲面各自所占的能量比，进而确定单自由曲面和双自由曲面所利用的芯片的光能即双自由曲面利用从芯片发出的0°到θ1°的光线，单自由曲面利用θ1°到θ°(θ可以设定，通常为60左右)的光线，由于组合式透镜采用的是两种自由曲面相叠加的方式达到所要求的光效，为了解决现行的透镜式摩托车前照灯所存在的色温偏高的问题，组合式透镜用双自由曲面对能量相对集中的光线打在整个照明区域内，作为照明区域的基底，稳定光斑色温，再用单自由曲面将余下的光线进行利用，对主要的照明区域进行加强，以达到国标中对照明区域照度值的要求；组合式透镜中双自由曲面主要由两部份组成，前一个自由曲面作为入射面，主要对入射的光线进行准直，后一个自由曲面作为出射面对准直后的光线进行能量分布；组合式透镜中单自由曲面为平凸结构，包括作为入射面的平面和位于入射面后方的作为出射面的自由曲面，作为出射面的自由曲面对光线进行能量分布；组合式透镜的底部为凸型曲面即双自由曲面的入射面，LED芯片放置在凸型曲面的焦点处，将从LED芯片发出的光进行准直，平行射出，凸型曲面的起点由初始给定，终点由双自由曲面利用的角度θ1°(可以设定，如32°左右)决定；组合式透镜的单自由曲面中，为入射面的平面的高度由双自由曲面的入射面的终点确定，作为入射面的平面的高度与双自由曲面的终点等高。进一步地，远光灯组合式透镜中双自由曲面出射面确定如下：将光学透镜的所述平面与LED芯片发光面平行放置，以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O1建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X1O1Y1平面,过原点O1并与X1O1Y1平面垂直的轴为Z1轴，其中X1O1Y1平面为竖直平面，在坐标原点O1前方距离25米处平行于X1O1Y1平面的平面设为照明面，点O为照明面中心，将照明面上的照明区域设定为以照明面中心O的椭圆形区域，对该椭圆形区域进行多环带划分，然后将各环带进行网格划分，运用能量守恒定律建立环带网格能量对应立体角能量关系，然后将经过双自由曲面的光源立体角按照明要求进行相等数量的多份划分，经双自由曲面的入射面后准直为平行光线，将入射角度转化为距中心点距离，设定出射面的起始点，在对应的X1O1Y1平面直角坐标系中，把第一象限内按等角度将曲面划分为90份，取X1O1Z1为第一条曲线所在的平面，然后运用折射定律和所给定的起始点反向对应照射区域通过迭代数值得出该曲线，以此类推出第一象限内其他89份立体角内的曲线，最后将这些曲线组合放样即得到所要的远光灯组合式透镜中双自由曲面出射面。进一步地，远光灯组合式透镜中双自由曲面入射面确定如下：将光学透镜的所述平面与LED芯片发光面平行放置，以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O1建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X1O1Y1平面,过原点O1并与X1O1Y1平面垂直的轴为Z1轴，其中X1O1Y1平面为竖直平面，给定一个初始点，由已知的入射光线的方向和出射后的平行光线，用折反射定律迭代出其他点的坐标，双自由曲面入射面的终点由双自由曲面利用的角度确定。进一步地，近光灯组合式透镜中双自由曲面出射面确定如下：将光学透镜平行放置于反射器的前方，与芯片的发光面垂直，反射器采用部分椭球面作为内表面，以反射器的外侧焦点为坐标原点O2建立直角坐标系，以过点O2并平行于光学透镜的所述平面平行的平面为X2O2Y2平面，过原点O2并与X2O2Y2平面垂直的轴为Z2轴，其中X2O2Y2平面为水平面，在坐标原点O2前方距离25米处、与Z2轴交点为O且平行于X2O2Y2平面的平面设为照明面，点O为照明面的中心点，把照明区域设为以照明面的中心点O为圆心的半圆形区域，对该半圆形区域进行多环带划分，且各能带内的光强设为相同，运用能量守恒定律建立环带能量对应立体角能量关系，然后将光源立体角按照明要求进行相等数量的多份划分，光线经双自由曲面的入射面后准直为平行光线，将入射角度转化为距中心点距离，给曲面设定一初始点，然后运用折射定律和给定的初始点反向对应照射区域通过迭代数值得出该曲线，然后由得出的自由曲线绕Z2轴旋转360°组成近光灯组合式透镜中双自由曲面出射面。进一步地，近光灯组合式透镜中双自由曲面入射面确定如下：将光学透镜平行放置于反射器的前方，反射器采用部分椭球面作为内表面，以反射器的外侧焦点为坐标原点O2建立直角坐标系，以过点O2并平行于光学透镜的平面平行的平面为X2O2Y2平面，给定一个初始点，由已知的入射光线的方向和出射后的平行光线，用折反射定律迭代出其他点的坐标，双自由曲面入射面的终点由双自由曲面利用的角度确定。进一步地，远光灯组合式透镜单自由曲面确定如下：将光学透镜的所述平面与LED芯片发光面平行设置，以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O1建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X1O1Y1平面,过原点O1并与X1O1Y1平面垂直的轴为Z1轴，其中X1O1Y1平面为竖直面，在坐标原点O1前方距离25米处、与Z1轴交点为O且平行与X1O1Y1平面的平面设为照明面，点O为照明面中心，将照明面上的照明区域设定为以照明面为中心点O的椭圆环形区域，所形成的椭圆光斑与通过双自由曲面形成的椭圆光斑相似，且椭圆环形区域的内环与双自由曲面形成的椭圆重合，然后对该椭圆环形区域进行多环带划分，然后将各环带进行网格划分，运用能量守恒定律建立环带能量对应立体角能量关系，然后将光源立体角按照明要求进行相等数量的多份划分，给定一个初始点，然后运用折射定律通过迭代数值得出该段曲线，以此类推出其他曲线，然后由得出的这些自由曲线组成自由曲面模型。进一步地，近光灯组合式透镜单自由曲面确定如下：将光学透镜平行放置于反射器的前方，反射器采用部分椭球面作为内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED摩托车前照灯组合式透镜，其特征在于：包括位于同一所述前照灯里的远光灯光学透镜和近光灯光学透镜，所述远光灯光学透镜和近光灯光学透镜均由双自由曲面和单自由曲面组合而成，摩托车近光灯和远光灯的光斑均由两种自由曲面的光斑叠加而成；双自由曲面利用从芯片发出的0°到θ

【技术特征摘要】
1.一种LED摩托车前照灯组合式透镜，其特征在于：包括位于同一所述前照灯里的远光灯光学透镜和近光灯光学透镜，所述远光灯光学透镜和近光灯光学透镜均由双自由曲面和单自由曲面组合而成，摩托车近光灯和远光灯的光斑均由两种自由曲面的光斑叠加而成；双自由曲面利用从芯片发出的0°到θ1°的光线，单自由曲面利用θ1°到θ°的光线，组合式透镜用双自由曲面对能量相对集中的光线打在整个照明区域内，作为照明区域的基底，稳定光斑色温，再用单自由曲面将余下的光线进行利用，对主要的照明区域进行加强，以达到国标中对照明区域照度值的要求；组合式透镜中双自由曲面主要由两部份组成，前一个自由曲面作为入射面，主要对入射的光线进行准直，后一个自由曲面作为出射面对准直后的光线进行能量分布；组合式透镜中单自由曲面为平凸结构，包括作为入射面的平面和位于入射面后方的作为出射面的自由曲面，作为出射面的自由曲面对光线进行能量分布；组合式透镜的底部为凸型曲面即双自由曲面的入射面，LED芯片放置在凸型曲面的焦点处，将从LED芯片发出的光进行准直，平行射出，凸型曲面的起点由初始给定，终点由双自由曲面利用的角度θ1°决定；组合式透镜的单自由曲面中，为入射面的平面的高度由双自由曲面的入射面的终点确定，作为入射面的平面的高度与双自由曲面的终点等高。2.如权利要求1所述一种LED摩托车前照灯组合式透镜，其特征是，远光灯组合式透镜中双自由曲面出射面确定如下：将光学透镜的所述平面与LED芯片发光面平行放置，以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O1建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X1O1Y1平面,过原点O1并与X1O1Y1平面垂直的轴为Z1轴，其中X1O1Y1平面为竖直平面，在坐标原点O1前方距离25米处平行于X1O1Y1平面的平面设为照明面，点O为照明面中心，将照明面上的照明区域设定为以照明面中心O的椭圆形区域，对该椭圆形区域进行多环带划分，然后将各环带进行网格划分，运用能量守恒定律建立环带网格能量对应立体角能量关系，然后将经过双自由曲面的光源立体角按照明要求进行相等数量的多份划分，经双自由曲面的入射面后准直为平行光线，将入射角度转化为距中心点距离，设定出射面的起始点，在对应的X1O1Y1平面直角坐标系中，把第一象限内按等角度将曲面划分为90份，取X1O1Z1为第一条曲线所在的平面，然后运用折射定律和所给定的起始点反向对应照射区域通过迭代数值得出该曲线，以此类推获得第一象限内其他89份立体角内的曲线，最后将这些曲线组合放样即得到所要的远光灯组合式透镜中双自由曲面出射面。3.如权利要求1所述LED摩托车前照灯组合式透镜，其特征是，远光灯组合式透镜中双自由曲面入射面确定如下：将光学透镜的所述平面与LED芯片发光面平行放置，以LED芯片发光面的中心点为坐标原点O1建立直角坐标系，LED芯片发光面所在平面为X1O1Y1平面,过原点O1并与X1O1Y1平面垂直的轴为Z1轴，其中X1O1Y1平面为竖直平面，给定一个初始点，由已知的入射光线的方向和出射后的平行光线，用折反射定律迭代出其他点的坐标，双自由曲面入射面的终点由双自由曲面利用的角度确定。4.如权利要求1所述LED摩托车前照灯组合式透镜，其特征是，近光灯组合式透镜中双自由曲面出射面确定如下：将光学透镜平行放置于反射器的前方，与芯片的发光面垂直，反射器采用部分椭球面作为内表面，以反射器的外侧焦点为坐标原点O2建立直角坐标系，以过点O2并平行于光学透镜的所述平面平行的平面为X2O2Y2平面，过原点O2并与X2O2Y2平面垂直的轴为Z2轴，其中X2O2Y2平面为水平面，在坐标原点O2前方距离25米处、与Z2轴交点为O且平行于X2O2Y2平面的平面设为照明面，点O为照明面的中心点，把照明区域设为以照明面的中心点O为圆心的半圆形区域，对该半圆形区域进行多环带划分，且各能带内的光强设为相同，运用能量守恒定律建立环带能量对应立体...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪，罗蝶，葛鹏，
申请(专利权)人：中山市华南理工大学现代产业技术研究院，
类型：新型
国别省市：广东,44