一种紧凑型投射式led车灯
技术领域
1.本实用新型属于汽车照明技术领域，涉及对led光源进行配光的技术，具体涉及一种紧凑型、投射式led车灯。
背景技术：
2.led由于节能、环保、使用寿命长等优点等，正在逐渐代替卤素灯，在汽车照明中得到广泛应用。但是目前的led车灯采取反射式的结构比较多，反射式结构车灯体积大，而且为了满足汽车照明的法规要求，产生清晰的截止线，往往需要遮光板，这样会遮挡掉一部分光，降低了led车灯的光效，为了克服这一缺点，本实用新型提出了一种投射式结构的led车灯，这种投射式结构的车灯，具有效率高，结构紧凑等优点。
技术实现要素：
3.针对现有的反射式led车灯结构比较大，且需要遮光板来遮挡一大部分光，光效率比较低，本实用新型使用了投射式的光学系统来实现对led光源进行配光，不仅能满足汽车照明法规的要求，而且克服了现有反射式车灯结构比较大、效率比较低的缺点。
4.本实用新型所采用的技术方案是：一种紧凑型投射式led车灯，包括至少一个led车灯单元，一个led车灯单元包括三个led光源、分别与三个led光源组合的三个tir透镜，以及一个光形变换板。所述光形变换板设置在tir透镜前方，所述光形变换板上设有三个光形变换区域，所述三个光形变换区域包括一个柱透镜阵列区域和两个楔形板区域。每颗led出射的光线经过tir透镜后，变成了准直光束，也就是发散角几乎为零的光束，分别经过三个tir透镜出射的准直光束分别入射到光形变换板上的三个光形变换区域，分别经过三个光形变换区域折射后的光线共同照射到目标面上，在目标面上产生满足汽车近光照明要求的光形分布。
5.所述tir透镜为一个旋转对称的结构，因此可以先设计一个透镜轮廓，如图2所示，绕图2中虚线表示的旋转轴进行360度旋转形成一个实体透镜。tir透镜为旋转对称结构，因此通过分析光线在透镜轮廓中的传播情况即可分析tir透镜的功能。tir透镜的轮廓部分主要包括了4个部分，分别为s1面、s2面、s3面、s4面。其中s3面为透镜的内表面，该内表面为球面，s2面为平面出射面，s1面和s4面分别为自由曲面透射面和自由曲面反射面。led光源放置在s3这个球面的球心上，led光源经过这个球面内表面，光线不发生变化。光源出射的光线经过s3面出射后，再入射到面s1面上，经过s1面出射后变成了平行与旋转轴方向的光线，经过面s1出射的光线为透射区域. 光源出射的光线经过s3面出射后，再入射到s4面上，在s4面上发生了全反射，再经过s2面出射后变成了平行与旋转轴方向的光线，经过s4面上发生反射的区域成为反射区域。透射区域的角度范围一般为0
‑
45度，反射区域为45
‑
88度。
6.所述的光形变换板包括多个柱透镜阵列区域和楔形板区域。柱透镜阵列区域和楔形板区域数量比按1：2配置，如1个柱透镜阵列区域，配2个楔形板区域。
7.所述柱透镜阵列是由多个柱状透镜沿着半径方向排列，柱状透镜的截面是个半球
面，准直光经过每个柱透镜先会聚然后再发散打到目标面上，每一个小光束经过一个柱透镜先会聚，再变得发散，可以扩展到目标面上很大的区域，目标面距离led车灯距离为25米，这样每个入射到多个柱透镜上的出射后产生了多个光束，在目标面上叠加后产生均匀的照度分布，柱状透镜的半径r变化范围1
‑
4mm, 柱状透镜阵列区域(x
‑
y平面)的大小要能覆盖从tir透镜出射光的区域。
8.所述楔形板的截面轮廓（x
‑
z平面）是个梯形，楔形板楔角的变化范围为5
‑
30度，每个楔形板区域(x
‑
y平面)的大小要能覆盖从tir透镜出射光的区域。楔形板主要是用于实现光束的偏转，使目标面上的亮点偏离中心，因为汽车近光灯的照明要求，亮点不能位于中心区域。
9.本实用新型提出的紧凑型、高光效、投射式led车灯，一个led车灯单元使用3 颗led光源，第一颗led光源的光线经过tir透镜准直后，经过柱透镜阵列区域在目标面上形成了形均匀照度分布的条状光斑，第二颗led光源的光线经过tir透镜准直后，经过一个楔形板区域后发生偏转，可以入射到目标面上指定的区域产生亮点，第三颗led光源的光线经过tir透镜准直后，经过另一个楔形板区域后发生偏转，与第三颗led在目标区域产生的亮斑叠加，这样三颗led光源最后在目标面上产生的光斑即可满足汽车近光照明照度分布及光形要求。这种车灯采取了投射的方式，采用了光形变换板实现车灯近光照度要求，没有使用任何遮光板，因此与传统的汽车近光灯相比，效率高、结构紧凑。
附图说明
10.图1是本实用新型紧凑型投射式led车灯光学系统结构图。
11.图2 是tir透镜轮廓结构示意图。
12.图3 是柱透镜阵列光学原理示意图。
13.图 4 是楔形板光学原理示意图。
14.图 5是本实用新型紧凑型投射式led车灯照度分布效果图。
具体实施方式
15.为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
16.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
17.在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
18.本实用新型的具体实施方式如下：下面结合附图，进一步说明本实用新型所述紧凑型投射式led车灯的结构特点和可实现性。
19.本实用新型紧凑型投射式led车灯光学系统结构图如图1所示，所述的紧凑型投射式led车灯光学系统包括了led光源5、tir透镜4，光形变换板。每颗led光源放置在对应的tir透镜内表面的球心。每颗led出射的光线经过tir透镜后，变成了准直光束，也就是发散
角几乎为零，经过tir透镜出射的准直光束分别入射到光形变换板上的对应的光形变换区域1、2、3，光线经过三个区域出射后入射到目标面上，在目标面上产生满足汽车近光照明要求的光形分布。
20.所述tir透镜为一个旋转对称的结构，因此可以先设计一个透镜轮廓，如图2所示，绕图2中虚线表示的旋转轴进行360度旋转形成一个实体透镜。tir透镜为旋转对称结构，因此通过分析光线在透镜轮廓中的传播情况即可分析tir透镜的功能。tir透镜的轮廓部分主要包括了四个部分，s1面、s2面、s3面、s4面。 其中s3为透镜的内表面，该内表面为球面，led光源放置在s3这个球面的球心上，led光源经过这个球面内表面，光线不发生变化。光源出射的光线经过s3面出射后，再入射到面 s1上，经过s1面出射后变成了平行与旋转轴方向的光线，经过面s1出射的光线区域定义为透射区域。光源出射的光线经过s3面出射后，再入射到面s4上，在s4面上发生了全反射，再经过s2面出射后变成了平行与旋转轴方向的光线，经过s4面上发生全反射的区域的光线定义为反射区域。透射区域的角度范围一般为0
‑
45度，反射区域的角度45
‑
88度。s1面与s4面均为自由曲面。
21.所述的光形变换板分为三个光形变换区域，分别为柱透镜阵列区域1、第一楔形板区域2、第二楔形板区域3。柱透镜阵列区域和楔形板区域按1：2配置，如1个柱透镜阵列区域，配2个楔形板区域。光形变换板划分的区域数量要与led个数，tir透镜的个数一致。
22.所述柱透镜阵列是由多个柱状透镜沿着半径方向排列，柱状透镜的截面是个半球面，准直光经过每个柱透镜先会聚然后再发散打到目标面上，每一个小光束经过一个柱透镜先会聚，再变得发散，可以扩展到目标面上很大的区域，目标面距离led车灯距离为25米，这样每个入射到多个柱透镜上的出射后产生了多个光束，在目标面上叠加后产生均匀的照度分布，柱状透镜的半径r变化范围1
‑
4mm, 柱状透镜阵列区域(x
‑
y平面)的大小要能覆盖从tir透镜出射光的区域。
23.楔形板主要是用于实现光束的偏转，使目标面上的亮点偏离中心，因为汽车近光灯的照明要求，亮点不能位于中心区域。楔形板的截面轮廓（x
‑
z平面）是个梯形，楔形板楔角α的变化范围为5
‑
30度，每个楔形板区域（x
‑
y平面）的大小要能覆盖从tir透镜出射光的区域。
24.参照图5，本例中有三组led，第一颗led经过tir透镜准直后，经过柱透镜阵列在目标面上形成了均匀照度分布的条状光斑a，第二颗led经过tir透镜准直后，经过楔形板后发生偏转，可以入射到目标面上指定的区域产生亮点，第三颗led经过tir透镜准直后，经过楔形板后发生偏转，与第2颗led在目标区域产生的亮点叠加后在目标面上产生均匀的亮点b。这种紧凑型、投射式led车灯产生的照度分布图如图5所示。
25.如需要增加led个数，通常增加的个数为3的倍数，如可以使led个数变为6颗，9颗等，tir透镜的数量与led个数保持相同，光形变换板所划分的区域数量也要与led个数相同，光形变换板中柱透镜阵列的区域数量与楔形板区域的数量要保持1:2。