[发明专利]LED机动车远光前照灯

说明书

自03年主要用于机动车信号灯的“LED装置”专利问世以后，同样以“全反射”为基础的大量的普通民用中小距离照射灯得到了广泛的运用。这里提出一种目标用于火车和汽车等的LED机动车远光前照灯；这类灯的特点是照射距离远，光束角小，且光强度大。而且一般都有相应的配光标准。这类灯都包含有多个或一个光学单元。下面简单介绍一下这种光学单元：

图1是LED机动车远光前照灯的光学单元结构图；

图2是实现小角度光束射出的分析图。

每个光学单元由透光实体2和间隙卡装其上的实体3，以及安装在中心焦点处的LED光源1组成(见图1)。实体2和实体3都有可以实现小角度(γ_i’)输出的“全反射”的曲线迴转面，实体3的中轴位还有一个SR外球头面的出光折射面。两个曲线迥转面和中轴位SR球头面分别实现α₁、α₂和α₃范围的“全反射”和折射。

实体2的光的接受面B做成与LED光源1的出光面A相匹配的面：如LED光源是球头面型的(如图1中的SRA)，那么实体2的B面就做成比LED光源球头面稍大一些的内球面SRB，如图1中的SRB＞SRA，如果LED光源是平面型的，那么这个B面就做成与之平行的平面。

LED光源1发出的光，从其出光面A射出，进入透光实体2的接受面B，由于两个面相互匹配，故可使光线的原始射出方向基本保持不变，可视同发光芯片就是直接嵌入透光实体2当中。这个透光实体2和间隙卡装其上的透光实体3都有曲线迥转面，它可将LED光线在这两个介面上实现“全反射”，最后通过透光实体2和实体3的出光面以平行于主光束的小角度γ_i’射出(见图2)。

中心有一部分(角度α₃部分)的光线则由做在实体3上的设计大小合适的SR球面折射成小角度光束射出。(所有小角度光束都平行于主光束。)

能够实现任意点i较小“光像角”γ_i“全反射”的曲线迴转面的曲线，可以是适当大小的抛物线，也可以是由作图等方法得出的圆弧段和直线段等组成的母线；很明显，γ_i的大小取决于发光芯片大小和发光芯片到这些曲线上各点i的距离；实体2中卡装的实体3，有助于在α₂和α₃范围内都得到满意的“光像角”γ_i。参见图2，γ_i’稍大于γ_i。

而实体2和实体3之间多了一个“光的传递面”，二者之间若有间隙也如同薄片玻璃的“介质”换成了空气，不受影响。

其实，如果去掉实体3，而仅仅是将SR出光球面移做在实体2上(如做在图2中的“光的传递面”上)，也可以“小角度”输出，不过这个“小角度”的“档次”就要相对降低。原因就是芯片大小一定，出光球面的相对位置近了，“光像角”γ_i角就大了，直接影响出射角γ_i’也大了，光就没有做到“集中使用”。

这样的光学单元，几乎把±90°全范围内的LED光，都“收集”起来，以理想的较小光束角度投射出去；使用多个这样的光学单元捆绑，叠加投射即形成光强很高的小角度光束，可以用于各类火车前照灯等。

对于汽车远光前照灯，由于受结构和造型的制约，只能使用一个或少量几个这样的光学单元。只要选用光通量相对大一些(例如300Lm)，而芯片尺寸尽量小一些的LED光源，配用大小合适的图1中实体2、实体3，一个这样的光学单元也就可以了；至于水平方向的光强分布，可以在上述的迥转面和出光面上局部或全部做上一些让光斑水平扩散的垂直条纹。或者将常规的正园轨迹迴转面改成椭圆轨迹迥转面也可。