[实用新型]一种新型双自由曲面透镜及汽车车灯

说明书

本实用新型公开了一种新型双自由曲面透镜及汽车车灯，属于透镜及照明技术领域。透镜后端面截面为抛物线形状，在后端面的中心位置设置有由球面、圆锥面和内自由曲面围成的用于安装光源的空腔，球面以光源为球心，圆锥面以光源为顶点、以内自由曲面收光角为半顶角，且与球面连接，内自由曲面与圆锥面衔接，透镜的前端面为外自由曲面。小角度光线通过内自由曲面偏折后射到外自由曲面再次偏折射出，大角度光线经球面无偏折地射入到具有反射效果的旋转抛物面，准直后射到外自由曲面偏折配光，对小角度光线进行两次偏折配光，保证了配光后光斑色温均匀，而内自由曲面无法收集的大角度光线经反射准直后射入外自由曲面偏折配光，提高了光线利用率。

技术领域

本实用新型属于透镜及照明技术领域，尤其涉及一种新型双自由曲面透镜及汽车车灯。

背景技术

光学自由曲面具有非对称面形、灵活的空间布局、丰富的设计自由度等特性,可满足现代光学系统在光学特性参数、成像或照明质量、小型化、轻量化等方面的要求。在非成像光学领域，尤其是汽车照明领域有着广泛的应用。对于汽车照明而言，现今多采用单自由曲面透镜对LED光源进行偏折配光，然而采用大功率白光LED作为光源时，其发光光谱主要集中在黄、蓝光两个波段，若使用单曲面透镜单独配光，折射角较大，容易出现色散问题，且色温过高会造成人眼疲劳，不利于行车。而且LED光强分布常为朗伯型，仅在半个空间内发光，其发光角度约为-90°～90°，因为透镜材料折射率有限，其偏折角也是有限的，如果使用普通光学透镜对LED进行收光，则其光利用率极低。

公告号为CN 207962520 U的中国实用新型专利，公开了一种均匀色温的双自由曲面透镜，透镜前后表面均为自由曲面的双自由曲面透镜，可以通过前后两个表面对光线均进行偏折，减小因折射角过大而导致的复合光色散问题，达到均匀色温的效果。此种均匀色温的双自由曲面透镜解决了配光后光斑色温不均匀的问题，但仍有部分大角度光线无法利用，光线利用率不高。

发明内容

为了解决大角度LED作为光源时的色散问题和光斑色温不均匀问题，提高光学系统对LED的光线利用率，本实用新型提供了一种新型双自由曲面透镜及汽车车灯，采用LED光源，利用新型双自由曲面透镜对LED光线进行配光。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种新型双自由曲面透镜，其特征在于，所述透镜的后端面的截面为抛物线形状，在后端面的中心位置设置用于安装光源的空腔，所述空腔由一球面、圆锥面和内自由曲面围成；所述球面是以光源为球心，所述圆锥面是以光源为顶点、以内自由曲面收光角θ’为圆锥半顶角、且与所述球面连接；所述内自由曲面与圆锥面衔接，所述透镜的前端面为外自由曲面。

进一步地，将目标照明屏幕的照明区域设定为以照明面中心点为中心的椭圆区域，设定椭圆区域的长短半轴分别为a、b，然后将该照明区域进行网格划分，沿径向化为n份，用a_i,b_i分别表示等分后长半轴a的第i份和短半轴b的第i份，其中0in，然后以照明面中心点为中心，分别以a_i,b_i为长半轴，短半轴画椭圆，则将照明区域划分为n份椭圆形环带区域；沿周向将α划分为m份，用α_j表示等分后α的第j份，其中0＜j＜m，在照明面上，以照明面中心点为端点，与X轴的夹角为α_j的射线束将每一份椭圆形环带区域再细分为m份；

设置常量E为预设照度值，结合变量k_i用来控制照明面上指定区域的照度值大小，则每个格子所需的照度值可以表示为：

设定小角度光线对其照度贡献与大角度光线对其照度贡献分别为q_i和1-q_i，其中0q_i1；E_b1为小于内自由曲面收光角θ’的小角度光线为每个格子所贡献的照度值，E_b2为大于内自由曲面收光角θ’的大角度光线为每个格子所贡献的照度值，