美标配光系统及其应用的远近光一体灯、远光灯和近光灯的制作方法

本实用新型涉及车辆照明技术领域，具体涉及一种美标配光系统及其应用的远近光一体灯、远光灯和近光灯。

背景技术：

美国联邦制定了机动车辆安全标准fmvss108，并把符合这些标准的产品称为dot认证产品，凡是要进入北美市场的机动车及主要零部件产品必须经过dot认证，并在产品上刻印dot标识。目前，国内车辆的前照灯的配光系统还不能满足该标准的要求，无法通过dot认证，相应的产品也不能在美洲市场销售。为适应外贸需要，急需设计一种美标汽车前照灯的配光系统，来满足fmvss108标准规定的对配光性能方面的要求，从而获得dot认证。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服背景技术中存在的上述问题，提供了一种美标配光系统及其配光应用的远近光一体灯和分体灯。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供了一种美标配光系统，应用于美标led汽车前照灯，所述配光系统包括灯体9、安装于所述灯体9内的近光单元、远光单元和扩散光单元；

其中，所述近光单元包括近光led模组1、近光凸镜支架10、遮光片2和近光凸镜3，遮光片2和近光凸镜3通过近光凸镜支架10依次固定在近光led模组1的出光光路上，保证近光led模组1的发光中心相对于近光凸镜3的中心向右上方偏移一定的距离；

所述远光单元包括远光led模组4、远光凸镜支架12和远光凸镜5，远光凸镜5通过远光凸镜支架12固定在远光led模组4的出光光路上，确保远光led模组4的发光中心与远光凸镜5的中心重合；

所述扩散光单元包括分布在近光单元和远光单元左侧的左扩散光led模组71和左扩散镜81，以及近光单元和远光单元右侧的右扩散光led模组72和右扩散镜82，其中，左扩散镜81和右扩散镜82分别固定安装在左扩散光led模组71和右扩散光led模组72的出光光路上。

优选地，所述遮光片2为具有一定厚度的金属片，其遮光边缘包括互相平行的两直边和以45°角连接所述两直边的一折边；

其中，所述互相平行的两直边之间的距离为0.3～0.5毫米。

优选地，所述近光凸镜3是由高硼硅玻璃制作而成的椭球冠，曲面系数为椭圆曲面系数，包括：冠高为20.5～21.2mm，圆形冠底的直径为49～50mm，冠底周缘设置有法兰边；

所述近光凸镜支架10上设置有第一环形卡槽，所述近光凸镜3的法兰边嵌入所述第一环形卡槽中并通过第一卡圈11卡接固定，并确保近光led模组1的发光面与近光凸镜3的冠底之间的距离为31～32.5mm。

优选地，所述远光凸镜5是由高硼硅玻璃制作而成的变形非球面，该变形非球面的x轴和y轴系数都是椭圆曲面系数，包括：椭圆形冠底的长轴为62～63.5mm，短轴为56.5～58mm，冠高24.5～25.5mm，冠底周缘设置有法兰边；

所述远光凸镜支架12上设置有第二环形卡槽，远光凸镜5的法兰边嵌入所述第二环形卡槽中并通过第二卡圈13卡接固定，确保远光led模组4的发光面与远光凸镜5的冠底之间的距离为29～31mm。

优选地，所述左扩散镜81和右扩散镜82的入光端为平面，出光端为二次曲面，曲面系数为椭圆曲面系数，且从入光端向出光端方向的直径逐渐增大；

所述左扩散镜81和右扩散镜82的出光端曲面的一侧设置有窗镜18；

所述左扩散镜81和所述右扩散镜82的入光端平面的两对侧边上分别设置有法兰边，每个法兰边上设置有螺栓孔6，所述左扩散镜81和所述右扩散镜82的法兰边分别通过螺钉安装在灯体9上。

优选地，所述配光系统还包括安装于灯体9内的电源驱动板16，以及固定在所述灯体9的开口端的装饰板14和面罩15；

其中，所述近光led模组1、远光led模组4、左扩散光led模组71和右扩散光led模组72分别集成在所述电源驱动板16上，从电源驱动板16中引出的电源线17从灯体9底部的出线孔中穿出后与外接电路连接；

所述近光凸镜支架10和远光凸镜支架12一体成型，并通过螺钉固定在灯体9的内底部，所述装饰板14安装于近光凸镜支架10、远光凸镜支架12的非出光面上；

所述灯体9的开口端的内壁设置有定位槽，所述面罩15的周缘设置有与所述定位槽匹配的卡扣结构，面罩15通过所述卡扣结构安装于灯体9的开口端，并通过硅胶密封其缝隙。

本实用新型第二方面提供了一种远近光一体灯，所述远近光一体灯中设置有上述配光系统中的近光单元、远光单元和扩散光单元；

其中，所述灯体9、装饰板14和面罩15设计为圆形，且开口尺寸为：￠178mm。

本实用新型第三方面提供了一种远近光一体灯，所述远近光一体灯中设置有上述配光系统中的近光单元、远光单元和扩散光单元；

其中，所述灯体9、装饰板14和面罩15设计为矩形，且开口尺寸为：200mm×142mm。

本实用新型第四方面提供了一种近光灯，所述近光灯中设置有上述配光系统中的近光单元和扩散光单元；

其中，所述灯体9、装饰板14和面罩15设计为矩形，且开口尺寸为：167mm×106mm。

本实用新型第五方面提供了一种远光灯，所述远光灯中设置有上述配光系统中的远光单元和扩散光单元；

其中，所述灯体9、装饰板14和面罩15设计为矩形，且开口尺寸为167mm×106mm。

根据本实用新型方案提供的配光系统，不仅能够实现车辆前照灯的远、近光切换，同时，利用扩散光单元辅助近光单元和远光单元分别实现近光配光测试和远光配光测试，通过扩散光单元在近光光形和远光光形的边缘形成光带，扩大了远、近光的照明范围，同时满足fmvss108标准对远、近光光形的规定以及各配光测试点的光照度的要求。因此，本实用新型提供的配光系统不仅使得汽车前照灯的调光功能更为完善，由于该配光系统满足fmvss108标准规定的配光要求，也为dot认证解决了配光问题。

附图说明

图1是配光系统的右侧剖面图；

图2是配光系统的上视剖面图；

图3是遮光片的俯视图；

图4是近光配光测试屏幕；

图5是远光配光测试屏幕；

图6是近光凸镜的主视图；

图7是近光凸镜的俯视图；

图8是远光凸镜的主视图；

图9是远光凸镜的俯视图；

图10是扩散镜的主视图；

图11是扩散镜的俯视图；

图12是扩散镜的右侧剖视图；

图13是配光系统实现形式的第一种结构图；

图14是配光系统实现形式的第二种结构图；

图15是配光系统实现形式的第三种结构图；

图16是配光系统实现形式的第四种结构图。

附图标记说明

近光led模组1；遮光片2；近光凸镜3；远光led模组4；远光凸镜5；螺栓孔6；左扩散光led模组71；右扩散光led模组72；左扩散镜81；右扩散镜82；灯体9；近光凸镜支架10；第一卡圈11；远光凸镜支架12；第二卡圈13；装饰板14；面罩15；电源驱动板16；电源线17，窗镜18。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

为解决目前国内车辆的配光系统还不能通过dot认证的问题，本实用新型提供了一种美标led汽车前照灯的配光系统，如图1和图2所示，该美标配光系统包括灯体9、安装于灯体9内的近光单元、远光单元和扩散光单元。

其中，所述近光单元包括近光led模组1、近光凸镜支架10、遮光片2和近光凸镜3，遮光片2和近光凸镜3通过近光凸镜支架10依次固定在近光led模组1的出光光路上，保证近光led模组1的发光中心相对于近光凸镜3的中心向右上方偏移一定的距离。在所述近光单元中，遮光片2和近光凸镜3将近光led模组1产生的光能分配到近光配光区域，通过对近光光形和一系列测试点的光照度进行反复调整和优化，最终实现符合fmvss108标准所规定的近光配光方案。

所述远光单元包括远光led模组4、远光凸镜支架12和远光凸镜5，远光凸镜5通过远光凸镜支架12固定在远光led模组4的出光光路上，确保远光led模组4的发光中心与远光凸镜5的中心重合。在所述远光单元中，远光凸镜5将远光led模组4产生的光能分配到远光配光区域，通过对远光光形和一系列测试点的光照度进行反复调整和优化，最终实现符合fmvss108标准所规定的远光配光方案。

所述近光单元和所述远光单元的边缘设置有所述扩散光单元，在本实用新型中，所述扩散光单元包括分布在近光单元和远光单元左侧的左扩散光led模组71和左扩散镜81，以及近光单元和远光单元右侧的右扩散光led模组72和右扩散镜82，其中，左扩散镜81和右扩散镜82分别固定安装在左扩散光led模组71和右扩散光led模组72的出光光路上。所述扩散光单元分别在近光配光区域和远光配光区域的边缘形成光带，扩大了近光和远光的照明范围，同时，通过对近光光带和远光光带中的一系列补充测试点的光照度进行反复调整和优化，实现符合fmvss108标准所规定的近光和远光配光方案。

根据上述技术方案提供的配光系统，不仅能够实现车辆前照灯的远、近光切换，同时，利用扩散光单元辅助近光单元和远光单元分别实现近光配光测试和远光配光测试，扩散光单元在近光光形和远光光形的边缘分别形成光带，扩大了远、近光的照明范围，同时满足fmvss108标准对远、近光光形的规定以及各配光测试点的光照度的要求。因此，本实用新型提供的配光系统不仅使得汽车前照灯的调光功能更为完善，由于该配光系统满足fmvss108标准规定的配光要求，也为dot认证解决了配光问题。

在本实用新型中，近光led模组1发出的光依次经过遮光片2、近光凸镜3后的投影，以及扩散光led模组发出的光经过扩散镜后的投影，共同形成近光光形。远光led模组4发出的光经过远光凸镜5后的投影，以及扩散光led模组发出的光经过扩散镜后的投影，共同形成远光光形。

实际上，联邦机动车辆安全标准fmvss108中规定了近光和远光配光区域的一系列测试点的照度要求。在配光过程中，近光和远光分别投射到配光测试屏幕上，并对配光测试屏幕中的一系列测试点的光照度进行检测，图4和图5分别示出了近、远光配光测试屏幕中符合fmvss108标准规定的一系列近光测试点和远光测试点。

根据本实用新型一个优选的实施方式，所述遮光片2为具有一定厚度的金属遮光片2，所述遮光片2通过其遮光边缘实现配光功能，遮光片2优选采用金属铝制作而成，厚度为1mm。在实际应用中，近光led模组1发出的光依次经过遮光片2的遮挡作用、近光凸镜3的聚焦作用后投影为具有特定明暗截止线形状的近光光形，以防对面司机眩光，保证行车安全。如图3所示，遮光片2的遮光边缘包括互相平行的两直边和以45°角连接所述两直边的一折边，其遮光边缘的互相平行的两直边之间的距离为0.3～0.5毫米，优选为0.4毫米。

作为一个具体的实施方式，遮光片2通过遮蔽无效的光能以防司机炫光，保证行车安全，同时，确保近光光形的明暗截止线附近的近光测试点，如图4所示，包括：0.5d-1.5～1l、0.5u-1.5～1l、1u-1.5～1l、1.5u-1～r和0.5u-1～3r的光照度满足fmvss108标准的要求。

如图6和图7所示，近光凸镜3是由高硼硅玻璃制作而成的椭球冠，曲面系数为椭圆曲面系数，具体包括：冠高为20.5～21.2mm，优选20.9mm，圆形冠底的直径为49～50mm，优选49.5mm，冠底周缘设置有法兰边，该法兰边的直径优选为54.5mm。

在本实用新型中，近光凸镜支架10上设置有第一环形卡槽，近光凸镜3的安装方式是：将近光凸镜3的法兰边嵌入该第一环形卡槽中并通过第一卡圈11卡接固定，并确保近光led模组1的发光面与近光凸镜3的冠底之间的距离为31～32.5mm，优选31.5mm。

作为一个具体的实施方式，近光凸镜3的出光面为二次曲面，近光凸镜3用于将近光led模组1发出的光聚焦后投射出去，实现近光照明，近光凸镜3配光功能在于：确保近光光形中央的近光测试点，如图4所示，包括0.86d-v、0.6d-1.3r和1.5d-2r的光照度满足fmvss108标准的要求。

如图8和图9所示，远光凸镜5是由高硼硅玻璃制作而成的变形非球面，远光凸镜5的正面投影和侧面投影均为底部截平的椭圆曲线，且正面投影的长轴和短轴长度都大于侧面投影的。该变形非球面的x轴和y轴系数都是椭圆曲面系数，具体包括：椭圆形冠底的长轴为62～63.5mm，优选62.5mm，短轴为56.5～58mm，优选57mm，冠高为24.5～25.5mm，优选25mm，冠底周缘设置有法兰边，该法兰边的长轴优选为66.85mm，短轴为62mm。

在本实用新型中，远光凸镜支架12上设置有第二环形卡槽，远光凸镜5的安装方式是：将远光凸镜5的法兰边嵌入该第二环形卡槽中并通过第二卡圈13卡接固定，确保远光led模组4的发光面与远光凸镜5的冠底之间的距离为29～31mm，优选29.5mm。

作为一个具体的实施方式，远光凸镜5用于将远光led模组4发出的光聚焦后投射出去，达到远程照明的目的，远光凸镜5的配光功能在于：确保远光光形中央的远光测试点，如图5所示，包括h-v、h-2u、h-1.5d、h-2.5d、h-3l、1u-3l、h-6l、h-9l、h-3r、1u-3r、h-6r和h-9r的光照度满足fmvss108标准的要求。

在本实用新型中，扩散镜由pc塑料制作而成，结合图10至图12，左扩散镜81和右扩散镜82的入光端为平面，出光端为二次曲面，且从入光端向出光端方向的直径逐渐增大。扩散光led模组发出的光经过扩散镜后投影为一条水平的光带，该光带为近光光带或远光光带。左扩散镜81和右扩散镜82的出光端曲面的一侧设置有窗镜18。

在本实用新型中，左扩散镜81和所述右扩散镜82的入光端平面的两对侧边上分别设置有法兰边，每个法兰边上设置有螺栓孔6，扩散镜的安装方式是：将左扩散镜81和右扩散镜82的法兰边分别通过螺钉安装在灯体9上。

具体地，左扩散光led模组71发出的光经过左扩散镜81后投影成位于近光或远光光形边缘的左侧光带；右扩散光led模组72发出的光经过右扩散镜82后投影成位于近光或远光光形边缘的右侧光带。

作为一个具体的实施方式，扩散镜用于将扩散光led模组发出的光投影成一条水平的光带，扩散镜的配光功能在于：确保近光光带中的补充测试点，如图4所示，包括0.86d-3.5l、h-4l、h-8l、2d-8l、2d-15l、4d-20l、2d-9r、2d-15r和4d-20r的光照度满足fmvss108标准的要求；

以及，确保远光光带中的补充测试点，如图5所示，包括h-9l、h-12l、1.5d-9l、2.5d-12l、h-9r、h-12r、1.5d-9r和2.5d-12r的光照度满足fmvss108标准的要求。

窗镜18的配光功能在于：向近光配光测试屏幕中位于中心线，即h线上方的近光测试点，如图4所示，包括4u-8l、4u-8r、2u-4l、1.5u-1～3r和0.5u-1～3r提供补偿光，并确保上述测试点的光照度满足fmvss108标准的要求。

进一步地，所述配光系统还包括安装于灯体9内的电源驱动板16，以及固定在灯体9的开口端的装饰板14和面罩15。电源驱动板16通过螺钉固定在灯体9上。

具体地，近光led模组1、远光led模组4、左扩散光led模组71和右扩散光led模组72分别集成在电源驱动板16上，从电源驱动板16中引出的电源线17从灯体9底部的出线孔中穿出后与外接电路连接。

近光凸镜支架10和远光凸镜支架12一体成型，并通过螺钉固定在灯体9的内侧壁上，装饰板14安装于近光凸镜支架10、远光凸镜支架12的非出光面上。

灯体9的开口端的内壁设置有定位槽，所述面罩15的周缘设置有与所述定位槽匹配的卡扣结构，所述面罩15通过所述卡扣结构安装于所述灯体9的开口端，并通过硅胶密封其缝隙。

作为扩展，本实用新型将所述配光系统应用于汽车前照灯的四种结构形式，在实际应用中，前照灯的具体结构可不限于以下四种。

本实用新型第二方面提供了一种远近光一体灯，如图13所示，该近光一体灯中设置有上述配光系统中的近光单元、远光单元和扩散光单元。远近光照明单元列的左右两侧分别设置有扩散光单元，共同组成远近光一体的前照灯结构。

其中，配光系统的灯体9、装饰板14和面罩15设计为圆形，且开口尺寸为：￠178mm，对应于美标2d1。

本实用新型第三方面提供了一种远近光一体灯，如图14所示，该近光一体灯中设置有上述配光系统中的近光单元、远光单元和扩散光单元。远近光照明单元列的左右两侧分别设置有扩散光单元，共同组成远近光一体的前照灯结构。

其中，配光系统的灯体9、装饰板14和面罩15设计为矩形，且开口尺寸为：200mm×142mm，对应于美标2b1。

如图15所示，本实用新型第四方面提供了一种近光灯，该近光灯设置有上述配光系统中的近光单元和扩散光单元。近光单元的两侧分别设置有扩散光单元，组成近光前照灯结构。

其中，灯体9、装饰板14和面罩15设计为矩形，且开口尺寸为：167mm×106mm，对应于美标2a1近光。

本实用新型第五方面提供了一种远光灯，如图16所示，该远光灯设置有上述配光系统中的远光单元和扩散光单元。远光单元的两侧分别设置有扩散光单元，组成远光前照灯结构。

其中，所述灯体9、装饰板14和面罩15设计为矩形，且开口尺寸为167mm×106mm，对应于美标2a1远光。

本实用新型中通过扩散光单元与近光单元和/远光单元的组合，形成配光应用的远近光一体灯和分体灯，通过将远光光源、近光光源和扩散光光源产生的光能分配到不同的位置区域，形成满足fmvss108标准规定的近光光形和远光光形，并通过对一系列近光测试点、远光测试点和补充测试点的光照度进行反复调整和优化，最终实现符合fmvss108标准所规定远、近光配光方案。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。