CN204420812U - 具有双曲面透镜的led车灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有双曲面透镜的LED车灯，其包含至少一个LED光源，出光透镜，以及至少一个双曲面透镜。其中，双曲面透镜设置于LED光源与出光透镜之间，双曲面透镜具有面向LED光源的导光面及面向出光透镜的定型面。从LED光源发出的光线经过导光面、定型面后射出定型照射区。根据本实用新型的具有双曲面透镜的LED车灯，通过LED光源、双曲面透镜和出光透镜获得对应定型照射区的光型。

Description

具有双曲面透镜的LED车灯

技术领域

本实用新型涉及一种车灯，特别涉及一种应用LED的车灯。

背景技术

科技的发展带动了人类社会的进步，都市的快速成长也连带地让交通工具的需求愈来愈高，如一般汽机车等几乎是家庭必备，也因此车辆的性能与安全性愈受人们的重视。当车辆在昏暗地方行驶时，往往需要车灯的照明，传统的照明发光源普遍使用卤素灯泡，然而卤素灯泡的消耗功率较高，且会产生高温高热，近年来逐渐被LED(Light Emitting Diode，发光二极管)取代。LED具有高发光效率、低耗能、且生产过程较环保等优势，已广范的应用于各个领域。

车灯设计的目的是在昏暗的环境中提供驾驶或骑士足够的光源，使其可以准确地掌握道路上或行车周遭的任何动态，减少车祸的发生。同时，在对向有来车或近景需求时，从远光灯切换为近光灯，避免光线直射对面的来车驾驶或骑士，使其眼睛不适而发生意外。因此，车灯的设计必须考虑安全，除了照射出一定的光型以符合法规外，还需具备远近光灯的切换功能。公知的车灯结构包含光源，反光镜、出光透镜及遮光板。光源发出的光线经过反光镜反射，最后再经过出光透镜射出，运用可升降的遮光板位于光源与出光透镜之间，再通过控制升降遮光板挡住部分光线，达成远近光灯的切换效果。上述车灯结构的出射光型仅靠着光源、反光镜与出光透镜的位置关系来变换。然而，前述升降遮光板的机构不仅在设计上较为复杂，而且升降遮光板的机构占空间又有一定的光型限制，难以符合高规格及多变化的光型需求。再者，遮光板的升降需要配合一定机构及控制装置，例如电磁阀与连动杆件等，造成车灯装置的复杂与维修上的不方便。

为了改善上述缺失，申请人潜心研究，终于创作了一种具有双曲面透镜的LED车灯，其具有高亮度、设计切换方便、容易达成高规格光型需求、且不需复杂机构即能切换远近光灯的优点。

实用新型内容

根据本实用新型的目的在于提供一种具有双曲面透镜的LED车灯，从而克服现有技术的上述缺陷。

本实用新型的一个实施方式在于提供一种具有双曲面透镜的LED车灯，其包含至少一个LED光源，出光透镜，及至少一个双曲面透镜。其中，双曲面透镜设置于LED光源与出光透镜之间，且双曲面透镜具有面向LED光源的导光面及面向出光透镜的定型面。LED光源发出的光线经过导光面、定型面后射出定型照射区。通过LED光源、双曲面透镜和出光透镜获得对应定型照射区的光型。

借由上述双曲面的面型设计，可使LED发出的光线先经过二次光学的折射，在更合适的角度内入射出光透镜，使从出光透镜射出的光型及亮度更符合需求。

根据前述的具有双曲面透镜的LED车灯，其双曲面透镜的导光面和定型面的曲率半径不同，且导光面和定型面都是凸面，优选的其中至少一个面设计为非球面。出光透镜具有面向双曲面透镜的平面及和其相反设置的非球面凸面。借由上述的设计，还有利双曲面透镜收集从LED光源发出的光线，且有助于设计出多样化的照射区域。

本实用新型的另一个实施方式在于提供一种具有双曲面透镜的LED车灯，其包含多个LED光源及多个双曲面透镜。双曲面透镜和LED光源对应设置，且双曲面透镜分别具有一个面向LED光源的导光面及与导光面相反设置的定型面，各LED光源发出的光线经过相对应的导光面及定型面后射出定型照射区。

借由上述各LED对应的双曲面面型设计，可选择地切换预设数个或任一个LED发出的光线先经过二次光学的折射，再按选择或集合投射出车外，借此可以切换不同光型的组合，不但可以进行远近灯互换且能按需求提高车灯亮度。

根据前述的具有双曲面透镜的LED车灯，各LED光源经过各透镜照射出的定型照射区呈平行并列的长椭圆型或矩型。各LED光分别具有虚拟中心光轴，其中有部分LED光源的虚拟中心光轴彼此平行，另外一部分不平行。各双曲面透镜分别具有虚拟透镜光轴，其中有部分双曲面透镜的虚拟透镜光轴彼此平行，部分不平行。另外，前述多个双曲面透镜包含有不同曲率半径的定型面与导光面，且全部的定型面不一定要具有相同的曲率半径，可以是部分相同(其余部分不相同)。再者，部分双曲面透镜的定型面还可以进行更细部的设计，使各定型面分别具有上曲面部及下曲面部，且上下曲面部不对称。借此，不同的双曲面透镜可设计成不同的面型，再借由各LED光源与双曲面透镜的摆放位置配置，在使用者按需求配合互换之下，还可以设计出更符合需求的光型。此外，前述的具有双曲面透镜的LED车灯还包含控制单元，可控制全部、部分或任一个LED光源开关，而达成远近光灯的切换与控制出光光型或亮度的目的。

本实用新型具有下列优点：LED光源搭配双曲面透镜，可以有二次光学的效果，借由双曲面透镜的设计，如曲率半径、凸凹面、非球面等面型的改变，可更容易达到需求光型的设计。进一步搭配出光透镜时，可以让最后出光的光型效果更好；透镜曲面透镜的定型面设计有上下曲面部，可以达到更细致的出光变化，有助于设计更复杂的光型，尤其有利于不对称光型的设计；当有多个LED光源与双曲面透镜时，可提高出光的亮度，且通过各LED光源与双曲面透镜的位置配置，可变化出不同的出光分布；最后，通过控制单元控制LED光源的亮暗，可以控制出光的亮度及范围，并可作为远近灯的切换。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施方式的具有双曲面透镜的LED车灯的剖面示意图。

图2为本实用新型图1的LED光源出光分布图。

图3为本实用新型通过双曲面透镜后的出光分布图。

图4为本实用新型的另一个实施方式的具有双曲面透镜的LED车灯的剖面示意图。

图5为本实用新型图4的部分放大图。

图6为本实用新型的一个实施例的具有双曲面透镜的LED车灯的剖面示意图。

图7为本实用新型的又一个实施例的具有双曲面透镜的LED车灯的俯视剖面示意图。

图8为本实用新型图7的多个双曲面透镜出光分布图。

图9为本实用新型图8的示意图具有双曲面透镜的LED车灯出光光型。

具体实施方式

请一并参阅图1及图2，图1为本实用新型的一个实施方式的具有双曲面透镜的LED车灯100的剖面示意图，图2为本实用新型图1的LED光源200出光分布图。如图所示，具有双曲面透镜的LED车灯100包含有LED光源200，双曲面透镜300以及出光透镜400。

双曲面透镜300设置于LED光源200与出光透镜400之间，且具有导光面320及定型面310。导光面320面向LED光源200，设计为凸面，供LED光源200射出的光线射入；定型面310面向出光透镜400，设计为凸面，让光线射出。简单的说，导光面320即是双曲面透镜300的入光面，定型面310即是双曲面透镜300的出光面。由LED光源200射出的光线会形成图2中的长椭圆型的定型前照射区500X，定型前照射区500X通过双曲面透镜300的导光面320、定型面310的折射后，会射出横向长矩状定型照射区500，请参阅图3所示，此定型照射区500形状可以根据双曲面透镜300的条件设定而调整改变。出光透镜400是平凸透镜，具有朝向双曲面透镜300的平面420，及和平面420相反设置的凸面410。详细的说，当前述具有双曲面透镜300的车灯100应用于车辆上时，凸面410是朝向车体外侧的一面，LED光源200发出的光线经过导光面320、定型面310、及出光透镜400后投射出车体外侧，提供照明功能。在本实施例中，导光面320和定型面310都是凸面，具有不同的曲率半径，且定型面310设计为非球面；同时，出光透镜400的凸面410也是非球面。非球面的设计有助于控制透镜上的光线入射角与折射角，达成所需的出光分布及亮度，透镜的设计可使用光学设计软体达成。当然，在其他实施例中，前述导光面320、定型面310也可以设计为凹面或球面，出光透镜400也可以设计成双凸透镜或凹凸透镜，面型也可设计为球面，定型照射区500也可以是矩型或其它特定形状，不限于前述公开。通过LED光源200、双曲面透镜300及出光透镜400的搭配，可以使最后的出光光型符合需求。

请一并参阅图4及图5，图4为本实用新型的另一个实施方式的具有双曲面透镜的LED车灯110的剖面示意图，图5为本实用新型图4的部分放大图。如图所示，具有双曲面透镜的LED车灯110包含有三个LED光源200及三个双曲面透镜300垂直排列设置，每一个双曲面透镜300对应一个LED光源200设置。

各双曲面透镜300具有导光面320及定型面310，导光面320面向LED光源200，设计为凸面，供LED光源200射出的光线射入；定型面310面和导光面320相反设置，由LED光源200射出的光线过经过导光面320、定型面310的折射后，会射出定型照射区。另外，各双曲面透镜300都具有虚拟透镜光轴I1，各LED光源200都具有虚拟中心光轴I，在此实施例中，各虚拟透镜光轴I1彼此平行，各虚拟中心光轴I也彼此平行，且各虚拟透镜光轴I1与虚拟中心光轴I的延伸线彼此重叠。前述各导光面320和定型面310具有不同的曲率半径，且各定型面310还包含有上曲面部311及下曲面部312，虚拟透镜光轴I1通过上曲面部311与下曲面部312分界面的中心线，而上曲面部311和下曲面部312的形状不对称。

请参阅图6，图6为本实用新型的一个实施例的具有双曲面透镜的LED车灯120的剖面示意图。如图所示，具双曲面透镜的LED车灯120包含有五个LED光源200及五个双曲面透镜300，每一个双曲面透镜300对应一个LED光源200设置，各LED光源200电连接控制单元600。

在本实施例中，只特别列出和上述实施例不同处，其它相同或类似处不再重复。五个LED光源200中，有三个LED光源200的虚拟中心光轴I彼此平行，和另外两个LED光源200的虚拟中心光轴I不平行；类似地，五个双曲面透镜300中，有三个双曲面透镜300的虚拟透镜光轴I1彼此平行，和另外两个双曲面透镜300的虚拟透镜光轴I1不平行，且不平行的两个双曲面透镜300定型面310和其它平行的定型面310具有不同的曲率半径。更详细的说，此五个定型面310中，有两个曲率半径彼此相同，另外三个曲率半径彼此相同。控制单元600具有两开关610与620，当开关610开启时，仅有部分LED光源200通电发亮，例如，三个LED光源200开启，另外两个LED光源200关闭。开关620开启时，所有的LED光源200通电发亮。借此，可改变出光的亮度与出光的光型变化。在其它实施例中，各虚拟中心光轴I、或虚拟透镜光轴I1的平行与否，都可以随需求而变化，控制单元600所控制的LED光源200发亮数目及控制方式及型态也可以有所不同。例如控制单元600可以是智能型自动控制单元，能可根据不同的环境及状况自动选择LED光源200的亮灭颗数，又或者开关的型态可改为触控式面板开关等，不以上述公开为限。

请一并参阅图7、图8及图9，图7为本实用新型的又一个实施例的具有双曲面透镜的LED车灯130的俯视剖面示意图，图8为本实用新型图7的多个双曲面透镜300出光分布图，图9为本实用新型图8的示意图具有双曲面透镜的LED车灯130出光光型。如图所示，具有双曲面透镜的LED车灯130包含有五个LED光源200、出光透镜400及五个双曲面透镜300，每一个双曲面透镜300对应一个LED光源200设置，各LED光源200电连接一个控制单元600。

在本实施例中，只特别列出和上述实施例不同处，其它相同或类似处不再重复，另外，为了使附图简洁，光线在图7中未图示。五个双曲面透镜300及五个双曲面透镜300水平排列设置，五个LED光源200中，各LED光源200的虚拟中心光轴I(如图5所示)彼此不平行；类似地，五个双曲面透镜300中，各双曲面透镜300的虚拟透镜光轴I1彼此不平行，各定型面310都具有不同的曲率半径。由各LED光源200射出的光线过经过各导光面320、定型面310的折射后，射出的数个定型照射区500呈平行并列的矩型，如图8所示，定型照射区500也可以是矩型或其它特定形状，可以按需求调整双曲面透镜的设计而改变，不限于前述公开。另外，当光线进一步的经过出光透镜400出射后，可以获得对应定型照射区的光型700，如图9所示。在此要特别注意是，本实施例中所示例的为仅为各种光型中的一种，不能用来局限本实用新型的范围。

由上述的实施方式可知，本实用新型具有下列优点：

一、LED光源搭配双曲面透镜，可以有二次光学的效果，借由双曲面透镜的设计，如曲率半径、凸凹面、非球面等面型的改变，可更容易达到需求光型的设计。进一步搭配出光透镜时，可以让最后出光的光型效果更好。

二、透镜曲面透镜的定型面设计有上下曲面部，可以达到更细致的出光变化，有助于设计更复杂的光型，尤其有利于不对称光型的设计。

三、当有多个LED光源与双曲面透镜时，可提高出光的亮度，且通过各LED光源与双曲面透镜的位置配置，可变化出不同的出光分布。

四、最后，通过控制单元控制LED光源的亮暗，可以控制出光的亮度及范围，并可作为远近灯的切换。

虽然本新型已以实施方式公开如上，然其并非用于限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作各种不同的选择和修改，因此本实用新型的保护范围由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (13)

1.一种具有双曲面透镜的LED车灯，其特征在于，所述具有双曲面透镜的LED车灯包含：

至少一个LED光源；

出光透镜；及

至少一个双曲面透镜，其设置于所述LED光源与所述出光透镜之间，所述双曲面透镜包含：

导光面，其面向所述LED光源；以及

定型面，其面向所述出光透镜，所述LED光源发出的光线经过所述导光面、所述定型面后射出定型照射区。

2.如权利要求1所述的具有双曲面透镜的LED车灯，其特征在于，所述导光面与所述定型面的曲率半径不同。

3.如权利要求2所述的具有双曲面透镜的LED车灯，其特征在于，所述导光面与所述定型面皆为凸面。

4.如权利要求3所述的具有双曲面透镜的LED车灯，其特征在于，所述导光面与所述定型面中至少一个面为非球面。

5.如权利要求4所述的具有双曲面透镜的LED车灯，其特征在于，所述出光透镜具有一个面向所述双曲面透镜的平面，及一个和所述平面相反设置的凸面，且所述凸面为非球面。

6.一种具有双曲面透镜的LED车灯，其特征在于，所述具有双曲面透镜的LED车灯包含：

多个LED光源；及

多个双曲面透镜，其与所述多个LED光源对应设置，各所述双曲面透镜包含：

导光面，其面向所述多个LED光源；以及

定型面，其与所述导光面相反设置，各所述LED光源发出的光线经过相对应的所述导光面及所述定型面后射出定型照射区。

7.如权利要求6所述的具有双曲面透镜的LED车灯，其特征在于，各所述LED光源分别具有虚拟中心光轴，部分所述虚拟中心光轴彼此平行，部分不平行。

8.如权利要求6所述的具有双曲面透镜的LED车灯，其特征在于，各所述双曲面透镜分别具有虚拟透镜光轴，部分所述虚拟透镜光轴彼此平行，部分不平行。

9.如权利要求6所述的具有双曲面透镜的LED车灯，其特征在于，各所述定型面中至少部分具有不同曲率半径。

10.如权利要求6所述的具有双曲面透镜的LED车灯，其特征在于，各所述定型面分别具有上曲面部及下曲面部，各所述上曲面部中至少一部分与各所述下曲面部不对称。

11.如权利要求6所述的具有双曲面透镜的LED车灯，其特征在于，每一所述导光面与每一所述定型面的曲率半径不同。

12.如权利要求11所述的具有双曲面透镜的LED车灯，其特征在于，所述多个定型照射区呈平行并列的长椭圆型或矩型。

13.如权利要求6所述的具有双曲面透镜的LED车灯，其特征在于，所述具有双曲面透镜的LED车灯还包含控制单元电连接各所述LED光源，部分所述LED光源可受控制关闭。