一种交通通用大灯的制作方法

本发明涉及照明技术，具体涉及交通工具用的前照灯。

背景技术：

1、交通前照灯的发展经历了白炽灯、卤素灯、氙气大灯、led、激光的发展历程，其中，led是目前最常用的交通车灯的光源，led是近些年出现的新型车灯光源，与白炽灯、卤素灯、车灯相比，led车灯具照射距离远、功率要求低、亮度大的优势。为了使led适用于汽车车灯、摩托车灯、电动车灯照明的需要，以及，使汽车车灯、摩托车灯、电动车灯符合相应的法规要求，需要对不同车轮的led车灯进行适应性设计。

技术实现思路

1、本发明所解决的技术问题：如何简化led车灯的适应性设计，使其能够满足多种交通照明的需要，并且，使车灯符合相应的法规要求。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种交通通用大灯，包括led、位于led前方的自由曲面汇聚系统、位于自由曲面汇聚系统前方的挡板，以及位于挡板前方的自由曲面外透镜，自由曲面汇聚系统包括准直器和自由曲面，准直器将光线全部沿着光学轴线平行射向远方，利用出光口的自由曲面设计符合法规要求的光形。

3、本设计的前照灯结构主要由准直器+自由曲面+自由曲面外透镜构成。准直器将光线全部沿着光学轴线平行射向远方，利用出光口的自由曲面设计符合法规要求的光形。采用的是光源为led。led发出的光经准直器形成平行光，再经过自由曲面外透镜的散射、偏转作用，以满足相应法规的要求，达到既照亮路面，又可防止眩目的作用。

4、本设计的自由曲面聚光系统，全部是采用自由曲面进行设计与优化，该系统分为两个部分，一个是全反射部分，一个是折射部分。该系统可以对光进行分布调控。通过分析不同车辆的法规需求，对光进行光调控，可以将整体的体积做的更小，采用自由曲面进行设计，它的聚光系统整个聚光效率会更高，体积会更小，比常规的聚光系统来说可以做到更好。在进行自由曲面聚光系统设计时，自由曲面聚光系统的设计采用直接计算与优化算法相结合的方式，首先，将光源近似为点光源，将聚光系统的表面近似为平面，利用网格映射法以及迭代算法求解折射以及全反射表面，由此来得到聚光系统的初始面型。然后，根据车灯的结构建立光学模型，将光源设置为面光源，同时优化聚光系统的折射以及全反射表面，得到最后的聚光系统面型。

5、本发明采用自由曲面设计对光线进行整形，与普通透镜相比，在保持相同整形效果的前提下，减小了透镜的使用数量和透镜的厚度。通过采用多个led二极管作为光源，大幅增加了车灯的亮度，通过更换不同的颗粒和调整其功率，从而满足不同的车辆照明需求。

6、按本发明的技术方案，能够使车灯具有通用性强，体积更小，实现了不同的车辆照明的通用性问题，具有照明距离远、照明强度高以及能耗低等特点。

7、自由曲面外透镜为多项式非球面，面型方程为：

8、

9、其中c为曲率，k为圆锥系数，c1、c2、c3…c20是非球面系数，x为非球面的旋转对称轴，z表示入射光线在非球面上的入射高度。

10、本设计的挡板并不是单一的挡板，它包括多种交通车辆的挡板组合，比如，汽车为45度角或者15角的挡板；用于摩托车时会换为平面挡板不带角度；进行电动车照明时也会使用平面挡板；自行车照明时也可以使用平面挡板。在更换挡板时，芯片的功率以及对应的颗粒数会随之调整，但是不需要对于内透镜进行再次设计。通过更换挡板以及颗粒，便可以满足不同的车辆照明需求，比如说电动车，摩托车以及汽车的照明需求。在设计自由曲面汇聚系统时，已经考虑到了不同的颗粒数目以及功率会带来的照明变化，利用这种变化可以满足不同的车辆照明需求。

技术特征：

1.一种交通通用大灯，包括led、位于led前方的自由曲面汇聚系统(40)、位于自由曲面汇聚系统前方的挡板(30)，以及位于挡板前方的自由曲面外透镜(10)，其特征在于：自由曲面汇聚系统包括准直器和自由曲面，准直器将光线全部沿着光学轴线平行射向远方，利用出光口的自由曲面设计符合法规要求的光形。

2.如权利要求1所述的一种交通通用大灯，其特征在于：led安装在led颗粒板(50)上，led颗粒板安装在散热器(60)上，散热器上安装有装饰框(20)，自由曲面外透镜(10)、挡板(30)、自由曲面汇聚系统(40)位于装饰框内。

3.如权利要求2所述的一种交通通用大灯，其特征在于：挡板(30)安装在挡板承载架(31)上，挡板承载架安装在散热器(60)上。

4.如权利要求1所述的一种交通通用大灯，其特征在于：自由曲面外透镜(10)的材料为硅胶。

5.如权利要求1所述的一种交通通用大灯，其特征在于：自由曲面外透镜(10)为非球面结构，面型方程为：

6.如权利要求1所述的一种交通通用大灯，其特征在于：基于led点光源设计一个用于车灯led准直器作为初始结构，将面光源离散成几个点光源，每个点光源设计一个用于车灯led准直器轮廓，分别对准直器轮廓乘以权重系数，将这些加权之后的轮廓进行叠加，然后对这个叠加轮廓进行优化，优化的变量为这些权重系数，使用粒子群优化算法寻找到最佳权重比。

7.如权利要求6所述的一种交通通用大灯，其特征在于：准直器出光口设计的自由曲面根据测试点所需求的强度去设计自由曲面的面形，以满足不同测试点所需求的强度值。

技术总结
本发明公开了一种交通通用大灯，包括LED、位于LED前方的自由曲面汇聚系统、位于自由曲面汇聚系统前方的挡板，以及位于挡板前方的自由曲面外透镜，自由曲面汇聚系统包括准直器和自由曲面，准直器将光线全部沿着光学轴线平行射向远方，利用出光口的自由曲面设计符合法规要求的光形。本设计的前照灯结构主要由准直器+自由曲面+自由曲面外透镜构成。准直器将光线全部沿着光学轴线平行射向远方，利用出光口的自由曲面设计符合法规要求的光形。采用的是光源为LED。LED发出的光经准直器形成平行光，再经过自由曲面外透镜的散射、偏转作用，以满足相应法规的要求，达到既照亮路面，又可防止眩目的作用。

技术研发人员：郑荣修,黄大泽
受保护的技术使用者：上海久科通用配件有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15