遠近光一體的汽車前照燈的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種汽車前照燈，特別涉及一種既能提供遠光照明也能提供近光照明的使用LED作為光源的汽車前照燈。
【背景技術】
[0002]隨著固態照明技術的發展，制造商可以提供光效更高、尺寸更小的LED，為汽車燈具光學系統的設計提供了便利。為敘述方便，在本說明書中將由一個光源、一個反射器和(或)一個透鏡所組成的部件稱為燈具組件，按照產生近光和遠光照明所需的燈具組件數量，可以將現有的LED汽車前照燈分為兩種類型:只使用一個燈具組件產生近光和遠光照明的LED前照燈和使用多個燈具組件分別產生近光和遠光照明的LED前照燈。在只使用一個燈具組件的方案中，燈具組件由光源、反射器、透鏡和電動控制的擋板組成，通過控制擋板的位置以及光源中各個LED的開關，可以分別產生近光和遠光照明。在使用多個燈具組件的方案中，有的利用自由曲面反射器實現配光，有的利用透鏡實現配光，近光和遠光照明各由一組燈具組件提供。
[0003]使用多個燈具組件分別產生近光和遠光照明會使燈具體積增大，也導致制造成本上升；通過控制擋板切換近光和遠光照明的方法增加了控制環節，也在一定程度上增加了制造成本。
[0004]近光照明和遠光照明的技術要求不同，近光燈具在照明汽車前方較近距離的路面的同時應避免直接照射對面車輛駕駛員的眼睛，因此在前照燈標準中規定近光照明應該在配光屏幕上形成水平和15°截止線，而遠光照明則不需要產生截止線。本實用新型只使用一個燈具組件產生近光和遠光照明，利用自由曲面實現配光，并通過合理設置LED的位置，可以滿足近光和遠光照明的技術要求，在開啟遠光照明時，不會產生與近光照明類似的截止線。
[0005]傳統光源消耗電能較高，典型的鹵素燈的額定功率為55W，氙燈為35w.使用LED可以顯著降低能耗。按照目前LED典型的發光效率約901m/W計算，本實用新型提供近光和遠光照明僅分別需要12W和9W的驅動功率，與傳統光源相比，節電65%以上。
【發明內容】
[0006]本實用新型是要提供一種遠近光一體的汽車前照燈，與使用傳統光源的汽車前照燈相比，功耗降低65%以上，節能效果明顯。
[0007]為實現上述目的，本實用新型的技術方案是:一種遠近光一體的汽車前照燈，包括光源、自由曲面反射器、光源驅動電路、光源支架和散熱器，所述光源由近光LED陣列和遠光LED陣列組成，并與光源驅動電路連接，通過光源驅動電路分別控制近光LED陣列(2-1)和遠光LED陣列(2-2)的通電與斷電，調整各LED的驅動功率；所述自由曲面反射器的反射曲面由多個自由曲面組成，自由曲面反射器的反射面分為兩個區域:主反射區和輔助反射區，主反射區位于自由曲面反射器(I)基面的旋轉對稱軸所在水平面的下方，用于反射近光LED陣列或遠光LED陣列發出的光，分別產生符合前照燈照明標準的近光或遠光照明，輔助反射區位于主反射區上方，用于將光源發出的光反射到汽車前方距離較近的路面和道路兩側區域。
[0008]所述近光LED陣列由一組LED構成，沿水平方向排成一行，近光LED陣列的幾何對稱中心位于自由曲面反射器基面的旋轉對稱軸上，在自由曲面反射器基面的焦點附近，光源中各LED芯片的法線方向作為各LED的主光軸，近光LED陣列中的各個LED的主光軸相互平行，與自由曲面反射器基面的旋轉對稱軸的夾角均為α。
[0009]所述遠光LED陣列由Α、B兩組LED構成，A組LED的數量為近光LED陣列中LED數量的一半，B組只包含一個LED，遠光LED陣列中的各個LED的主光軸相互平行，均與近光LED陣列中的LED的主光軸平行，遠光LED陣列與近光LED陣列安裝在同一平面上，該平面的法線與自由曲面反射器基面的旋轉對稱軸的夾角為α，遠光LED陣列中兩組LED在該平面上的布局為:A組LED位于近光LED陣列的下方，并且在近光LED陣列的幾何對稱中心的右側，排列方向與近光LED陣列中LED的排列方向平行組LED位于A組LED的右側偏上位置。
[0010]所述光源支架具有光源安裝面、反射器安裝面和散熱器安裝面，光源安裝面與基準坐標系的水平面的夾角為β，光源支架的光源安裝面上固定鋁基電路板，鋁基電路板上安裝近光LED陣列、遠光LED陣列和光源驅動電路，光源支架通過反射器安裝面固定在自由曲面反射器上。
[0011]所述散熱器安裝在自由曲面反射器I的背面或上方，光源產生的熱量經光源支架傳導到散熱器，并通過散熱器散發到周圍環境中。
[0012]本實用新型的有益效果在于:僅使用一個自由曲面反射器就可以產生近光照明和遠光照明，遠近光切換僅需控制LED的開關和調整LED的驅動功率，無需驅動電機移動遮光板，機械結構和控制系統均比較簡單，制造成本相對較低。與使用傳統光源的汽車前照燈相比，功耗降低65%以上，節能效果明顯。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的遠近光一體的汽車前照燈的軸測圖；
[0014]圖2為本實用新型的遠近光一體的汽車前照燈的剖視圖；
[0015]圖3為本實用新型的遠近光一體的汽車前照燈的局部剖視視圖；
[0016]圖4為自由曲面反射器的基面、基準坐標系和近光LED陣列的相對位置示意圖；
[0017]圖5為自由曲面反射器的反射面分區示意圖；
[0018]圖6為近光LED陣列和遠光LED陣列布局不意圖；
[0019]圖7為本實用新型的遠近光一體的汽車前照燈在配光屏幕上產生的近光照明的等照度曲線；
[0020]圖8為本實用新型的遠近光一體的汽車前照燈在配光屏幕上產生的遠光照明的等照度曲線；
[0021]圖9為近光LED陣列和遠光LED陣列的光源封裝和布局不意圖；
[0022]圖10為光源支架的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
[0024]本實用新型為一種遠近光一體的汽車前照燈，如圖1、圖2和圖3所示，所述遠近光一體的汽車前照燈具一個自由曲面反射器1，一個包含近光LED陣列2-1和遠光LED陣列2-2的光源2、安裝光源及光源驅動電路的鋁基電路板3、光源支架4和散熱器5。
[0025]自由曲面反射器I的反射面由多個自由曲面拼接組成，各自由曲面均由細分的網格單元生成。如圖4所示，在計算網格單元坐標時使用一個旋轉拋物面6作為基面，以確定計算起始點的位置，基面的旋轉對稱軸垂直于前照燈標準中規定的配光屏幕表面。按如下方式建立前照燈的基準坐標系:以經過HV點且垂直于配光屏幕的直線作為Z軸，Z軸與自由曲面反射器的反射面的交點作為坐標原點，Z軸的正方向為由原點指向HV點，經過Z軸的水平面作為X-Z平面，Y軸的正方向豎直向上。自由曲面反射器的基面的旋轉對稱軸在Y-Z平面內，平行于Z軸，并位于Z軸的上方，與Z軸的距離為d.
[0026]自由曲面反射器I的反射面分為兩個部分:主反射區和輔助反射區。在圖5中，用粗實線表示自由曲面反射器的分區方法，主反射區1-1位于X-Z平面的下方，主反射區反射近光LED陣列或遠光LED陣列發出的光，分別產生符合前照燈照明標準的近光或遠光照明。輔助反射區1-2位于主反射區上方，將光源發出的光反射到汽車前方距離較近的路面和道路兩側區域。自由曲面反射器上具有光源定位面，用于安裝光源支架4。
[0027]近光LED陣列2-