本發(fā)明涉及一種車輛用前照燈，特別是涉及一種基于LED光源的車輛用前照燈。

背景技術：

大功率白光LED光源的實用化帶來的車燈照明設計的一次革新，各種基于LED光源的新方案隨之而來。光學設計始終沒有突破原有鹵素或者氣體放電燈泡的設計方案。主流還是采用反射鏡或者橢球投影系統(tǒng)的方案。雖然這些傳統(tǒng)方案比較成熟，但是從外觀上根本無法區(qū)分前照燈具是否采用的LED光源，造型上也比較傳統(tǒng)，沒有太大的新意。

事實上，自LED光源成為汽車前大燈照明的選擇后，設計師總想在造型上有所突破，體現LED的技術的先進性。各種車展上的概念車的車燈設計都非?？苹?，吸引眼球。但是受制于傳統(tǒng)的設計方法，基本都只能停留在概念燈的階段，無法滿足汽車照明法規(guī)的需要、并實現量產。

而更重要的是，傳統(tǒng)光源的發(fā)光空間的4π的，而LED的發(fā)光空間是2π的，繼續(xù)直接沿用傳統(tǒng)光學設計手段根本無法體現出LED的效率優(yōu)勢?；谏鲜龅男枨?，本申請?zhí)岢隽巳碌幕贚ED光源的車輛前照燈設計方案。

技術實現要素：

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種結構簡單、光學利用效率更高的車輛用前照燈。

為實現上述目的，本發(fā)明提供一種車輛用前照燈，包括照明單元，所述照明單元包括LED燈和透鏡，所述透鏡后端設有凹槽，所述LED燈位于凹槽中；所述凹槽表面設有入折射面，所述透鏡側面設有全反射面，所述入折射面和全反射面構成準直部；所述透鏡前端設有出折射面；所述準直部用于將LED燈發(fā)出的光線匯集至出折射面處，所述出折射面用于將光線折射成具有設定角度的光線并射出。

進一步地，所述入折射面包括位于LED燈正前方的前入折射面，所述前入折射面為拋物面。

進一步地，所述入折射面包括位于LED燈側邊的側入折射面，所述側入折射面為自由曲面。

進一步地，所述全反射面為弧面。

進一步地，所述出折射面包括多片出折射分面，所述出折射分面為自由曲面。

進一步地，多片出折射分面連續(xù)分布。

進一步地，所述折射分面的外緣輪廓呈四邊形。

進一步地，所述折射分面的左側邊或/和右側邊與豎向的夾角α為10°～20°。

進一步地，所述照明單元還包括固定座，所述固定座包括與透鏡兩側固接的側固定板和與側固定板后端固接的后固定板，所述LED燈安裝在后固定板上。

進一步地，所述側固定板后端設有連接凸起。

進一步地，所述側固定板在對應于連接凸起側邊處設有加強凸起。

進一步地，所述照明單元有多個。

如上所述，本發(fā)明涉及的車輛用前照燈，具有以下有益效果：

本發(fā)明中由LED燈發(fā)出的光線照射在凹槽表面上，凹槽表面上的入折射面將光線折射至全反射面或出折射面上；全反射面將照射在該面上的光線反射至出折射面上；出折射面將照射在該面上的光線以設定的角度折射出去，從而使本發(fā)明最終照射出的燈光具有相應的光型，以滿足汽車不同的照射需求。同時，由于LED燈的發(fā)光空間是2π，且本發(fā)明中LED燈位于凹槽中；這樣，由LED燈發(fā)出的光線可全部被準直部匯集至出折射面處、并最終射出，從而保證本發(fā)明的光學利用效率較高，耗電量較低。另外，本發(fā)明整體結構簡單、便于加工，使用可靠。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中照明單元的結構示意圖。

圖2為圖1的俯視圖。

圖3為圖1的左視圖。

圖4為圖1的A-A剖視圖。

圖5為本發(fā)明中照明單元的后視立體圖。

圖6為本發(fā)明中照明單元的前視立體圖。

圖7為本發(fā)明中車輛用前照燈的結構示意圖。

圖8為本發(fā)明中近光拐點特征光型示意圖。

圖9為本發(fā)明中前霧燈、角燈、近光輔助燈的水平截止線光型示意圖。

圖10為本發(fā)明實施例中完整的近光光型示意圖。

元件標號說明

10 照明單元

1 LED燈

20 準直部

2 透鏡

21 凹槽

211 入折射面

2111 前入折射面

2112 側入折射面

22 全反射面

23 出折射面

231 出折射分面

3 固定座

31 側固定板

311 連接凸起

312 加強凸起

32 后固定板

4 空白空間

α 夾角

具體實施方式

以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本發(fā)明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發(fā)明所揭示的技術內容得能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。

本發(fā)明實施例中：如圖4所示，將紙面的上下方向定義為前后方向，將紙面的左右方向定義為左右方向；如圖7所示，將紙面的上下方向定義為上下方向。

如圖1至圖7所示，本發(fā)明提供一種車輛用前照燈，包括照明單元10。該照明單元10包括LED燈1和透鏡2。透鏡2后端設有凹槽21，LED燈1位于凹槽21中；凹槽21表面設有入折射面211，透鏡2側面設有全反射面22，所述入折射面211和全反射面22構成準直部20；透鏡2前端設有出折射面23；所述準直部20用于將LED燈1發(fā)出的光線匯集至出折射面23處，所述出折射面23用于將光線折射成具有設定角度的光線并射出。本發(fā)明的工作原理為：由LED燈1發(fā)出的光線照射在凹槽21表面上，凹槽21表面上的入折射面211將光線折射至全反射面22或出折射面23上；全反射面22將照射在該面上的光線反射至出折射面23上；出折射面23將照相在該面上的光線以設定的角度折射出去，從而使本發(fā)明最終照射出的燈光具有相應的光型，以滿足汽車不同的照射需求。同時，由于LED燈1的發(fā)光空間是2π，且本發(fā)明中LED燈1位于凹槽21中；這樣，由LED燈1發(fā)出的全部光線可被準直部20匯集至出折射面23處、并最終射出，從而保證本發(fā)明的光學利用效率較高，耗電量較低。另外，本發(fā)明整體結構簡單、便于加工，使用可靠。

本申請中透鏡2是一個實心的整體。如圖1、圖2和圖6所示，本發(fā)明中出折射面23包括多片出折射分面231，出折射分面231為自由曲面。每片出折射分面231將對應其后方(透鏡2的實心體內)的特定方向的準直光線，通過去曲率自由連續(xù)變化、以及可控的折射，使光線擴散至各種角度空間中去。其射出光線的光能量的空間分布是非均勻的，可以滿足特殊的汽車前照燈光型需求，比如水平截止線光型，拐點光型等。本發(fā)明中出折射面23實質上為光型控制部分，通過設置出折射分面231的具體曲面結構，使得本發(fā)明照射光呈相應的光型，以滿足汽車不同的照射需求。為滿足汽車前照燈照明的法規(guī)需要，該透鏡2的新型光學設計方案可實現遠光、近光、前霧燈、角燈、以及近光輔助的照明需要。具體來說，針對前霧燈、角燈、以及近光輔助燈，本申請中多片出折射分面231的外緣輪廓均設置為矩形，如圖9所示，本申請中透鏡2最后射出的光線呈水平截止線光型。而針對近光，如圖1和圖6所示，位于出折射面23上左部的出折射分面231的外緣輪廓呈矩形，如圖9所示，該部分出折射分面231能將其后方的準直光線折射成水平截止線光型；同時，如圖1和圖6所示，位于出折射面23上右部的出折射分面231整體相對于豎向傾斜，即該處的出折射分面231的左右兩側邊中的一側邊或兩側邊與豎向之間具有夾角α，且α為10°～20°，如圖8所示，該處的出折射分面231能將其后方的準直光線折射成具有傾斜角α的截止線光型，這樣，如圖10所示，從透鏡2射出的光線同時具有水平截止線光型和傾斜角α的截止線光型、且從透鏡2射出的光線整體呈拐點光型，從而實現近光的照射效果。在本實施例中上述夾角α為15°。且多片出折射分面231連續(xù)分布，位于上述呈矩形的出折射分面231和呈傾斜狀態(tài)的出折射分面231之間的出折射分面231為直角三角形或直角梯形。另外，出折射面23整體的外緣輪廓可為矩形或圓形。

如圖4所示，本發(fā)明中準直部20將LED的2π發(fā)光區(qū)域全部涵蓋在內，并通過以圓、雙曲線、拋物線為基礎，結合局部調整而來的自由曲面，將LED發(fā)出的按朗伯分布的光線進行準直；使得所有光線基本朝向少數幾個統(tǒng)一的方向，為后續(xù)的光型控制部分創(chuàng)造控制條件。如圖4和圖5所示，本實施例中入折射面211包括位于LED燈1正前方的前入折射面2111，前入折射面2111為拋物面、即以拋物面為基礎的自由曲面；此種結構的前入折射面2111能有效保證將照射在該面上的光線被全部折射至出折射面23處。同時，如圖4和圖5所示，入折射面211還包括位于LED燈1側邊的側入折射面2112，側入折射面2112為自由曲面，且在本實施例中側入折射面2112為以雙曲線為基礎的自由曲面；此種結構的側入折射面2112能有效保證照射在該面上的光線被全部折射至全反射面22上。另外，如圖4和圖5所示，全反射面22為弧面、即以雙曲線為基礎的自由曲面；此種結構的全反射面22能有效保證照射在該面上的光線被全部反射至出折射面23處。本發(fā)明中前入折射面2111、側入折射面2112、以及全反射面22共同作用，從而保證LED燈1發(fā)出的光線被全部匯集至出折射面23處，最后再由出折射面23折射出，使得本發(fā)明具有較高的光學利用效率。

如圖1至圖6所示，本發(fā)明中照明單元10還包括固定座3，固定座3包括與透鏡2兩側固接的側固定板31和與側固定板31后端固接的后固定板32，LED燈1安裝在后固定板32上。本發(fā)明利用該固定座3有效保證LED燈1位于凹槽21中。

另外，如圖1至圖6所示，上述側固定板31后端設有連接凸起311，該連接凸起311用于與汽車本體固接，從而實現本發(fā)明中車輛用前照燈的固定安裝。且側固定板31在對應于連接凸起311側邊處設有加強凸起312，該加強凸起312能有效增強連接凸起311與側固定板31的連接強度。本實施例中后固定板32為散熱鋁基板，同時LED燈1焊接在該后固定板32上。且后固定板32的輪廓與連接凸起311的邊界形成定位關系，使得LED燈1的發(fā)光面位于入折射面211的焦點上。

本發(fā)明中車輛用前照燈結構非常緊湊，因此其單個透鏡2的尺寸可以非常小。如圖1和圖7所示，本實施例中透鏡2正面的發(fā)光尺寸可以做到32mm(寬)*12mm(高)的狀態(tài)。

本發(fā)明中照明單元10有多個。且照明單元10的尺寸非常小，并且是多個共同點亮實現照明功能。各個照明單元10在本車輛用前照燈內的布置位置是獨立的、靈活的，可在實現近光、前霧燈、角燈等同時，達到燈具總成內特殊的點燈效果。設計師可通過不同數量的照明單元10、以及不同的車燈內空間進行不同的排列，從而展現出不同的汽車整體設計語言，讓普通消費者真正直觀感受到LED技術所帶來的車輛、車燈技術的革新。本實施例中照明單元10為具有近光功能的光學單元。且如圖7所示，本實施例車輛用前照燈中配有7個相同的照明單元10，以滿足國標法規(guī)的要求。每個照明單元10的尺寸可以實現32.9mm(寬)X11.9mm(高)X18.8mm(深)的狀態(tài)。當然本發(fā)明中照明單元10具體的光學設計的外觀和尺寸可以有所不同，甚至比本實施例更小。本實施例中7個照明單元10共同作用，可以實現近光照射功能；同時，本實施例中7個照明單元10沿水平方向依次分布，在其上方和下方處仍余有空白空間4。因此，本實施例還在空白空間4處設置具有其他功能的照明單元，從而使本實施例車輛用前照燈具有多種照明功能。

本發(fā)明采用了全新的汽車前照燈光學設計方案，創(chuàng)造性的提出了一種提高LED光源在汽車前照燈中光學利用效率的手段。一般來說，利用反射鏡的LED配光方案的光學利用率約為40-45％，利用橢球投影系統(tǒng)的LED光學利用效率約為45-50％。而本實施例在滿足車輛近光功能的照明單元10的設計中，其光學效率可突破50％，達到60％左右。且其總的發(fā)光面積也小于傳統(tǒng)的光學方案，使得本實施例中汽車前照燈的開口有效降低。同時，由于本發(fā)明中照明單元10采用分布式的設計理念，結合單個照明單元10的尺寸可以做的非常小的特征，使得本發(fā)明能非常靈活進行設計車燈內部的造型，從而提出了一種完全有別于傳統(tǒng)汽車前照燈的結構形式。

綜上所述，本發(fā)明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權利要求所涵蓋。