[发明专利]LED机动车远光前照灯

说明书

申请号为：201210243910.3的LED机动车远光前照灯(以下简称方案A)，它含有一个或多个该专利所指的光学单元，用以在α_１～α₃的全角范围内实现平行于主光轴的小角度光束输出，以达到机动车标准规定的远光照明的基本要求；本申请专利：LED机动车远光前照灯(二)，以下简称方案B，它也含有与方案A雷同的光学单元，同样是要实现符合机动车标准的远光照明的基本要求。下面介绍一下这种光学单元。 

图1是LED机动车远光前照灯(二)的光学单元的结构图 

图2是实现小角度光束射出的分析图 

图3是球头光线折射棒折射原理图 

图4是相同外形尺寸的两个方案比较图 

图5是图4中I处放大图 

每个光学单元由镀层抛物面反射镜2和安装在中心轴位的球头光线折射棒3，以及安装在抛物面焦点附近的LED光源1组成(见图1)。反射镜2完成α₁～α₂范围的普通镜面反射，实现平行于主光轴的“小角度”γ_B光束输出。中轴位α₃部分不能由反射镜完成反射的光束由安装在中心轴位的球头光线折射棒3完成光的折射，也形成γ_B′小角度光束会聚(见图2)；从而和方案A一样同样可以满足机动车远光前照灯的基本要求。 

方案B和方案A基本雷同：方案B只是用普通的镜面镀层反射替代了方案A的透光实体的“全反射”；中心轴位α₃部分，反射不到的部分都是用球面折射会聚完成，以平行于主光轴的小角度光束射出，见图3。 

球面半径可以在满足公式：sinα_空＝1.5sinα_透的前提下，通过作图完成。由于α₃角度较大，半径R可以做成分段的两两相切半径不同的圆弧，即做成R不等的复合球面。 

方案B和方案A的球面介面都是设置在介质改变的位置，球头都是指向空气介质一侧(即方案B是指向光源一侧，方案A是在光的出射方向上)。以上说明两个方案实质上是很雷同的。 

值得注意的是光学单元输出的光像角γ(对应屏幕上的光像)，在光学单元的介质改变(从透光实体到空气)的位置(介面)上会有大小不同的折射放大现象：方案A是在单元的出光平面上，方案B是在LED光源1包容芯片的小球头面上；若两个方案的光学单元外形尺寸相同(同一抛物线)，芯片尺寸大小相同，将二者重合画在一起，A、B点分别表示方案A和方案B上的点(见图4和图5)，设芯片的边缘有一点M之光射向方案A的A点，交芯片包容面于N点，在A点“全反射”形成“光像角γ_A，在实体的出光面A_１点，介质透体变空气产生折射形成γ_A′射出，γ_A′≈1.5γ_A。(光线从M点射向A点时，因LED光源可视同直接嵌入透体，方案A有安装措施保证，故可认为M射向A点的光线在N点没有改变方向) 

方案B，芯片外缘上同一点M，在光线射向A点与“芯片包容面”相交于N点，这个介面内侧是包容芯片的透明体，外侧是空气，于是在这个介面的内外侧分别有α_透和α_空对应的折射角，使光线从N点 偏移射向方案B的B点，形成γ_B，镜面反射后输出还是γ_B。 

由作图看出，这个γ_B比γ_A′显然要大很多，即同一点同方向的光，方案B比方案A的半光像角大很多，二者对应的光像面积比可达2～3倍之多，综合其他情况，实现同样的配光标准，方案B比方案A要多耗光能(LM)1～2倍，如果方案A有300LM够了，方案B就要600LM～900LM，这是方案B很大的一个缺陷。