一种前照灯的利记博彩app
【专利摘要】一种前照灯，包括光源、反光杯、透镜和挡光板，所述光源为环形光源，所述光源位于反光杯的焦点f1处，所述挡光板位于反光杯另一焦点f1'处，所述透镜的焦点f2与反光杯焦点f1'重合；反光杯的反射面为自由曲面，根据透镜的位置和曲面，设计反光杯的自由曲面，使反光杯反射的光线更多的进入透镜，提高光利用率。
【专利说明】
-种前照灯
技术领域
[0001] 本发明设及前照灯，尤其是具有远光和近光功能的摩托车前照灯。
【背景技术】
[0002] 按照规定，摩托车和汽车的前照灯必须具备近光和远光功能。为实现前照灯的近 光和远光功能，一般的前照灯包括透镜、反光杯和挡光板，通过挡光板的切换，可W形成近 光光型的出光和远光光型的出光。反光杯用于反射光源的光线，使光线入射到透镜，透镜对 发光角度进行收缩，提高前照灯的亮度。如中国专利公开号为205065542的一种集远近光于 一体的前照灯，包括Lm)基板、位于所述L邸基板上表面的第一 L邸光源、位于所述L邸基板下 表面的第二Lm)光源、与第一 Lm)光源配光的上反射器、与第二Lm)光源配光的下反射器、散 热器和位于光源前方的透镜;所述散热器上设有容置腔体，所述上反射器和下反射器位于 所述容置腔体内；所述的散热器的顶部设有安装板，所述安装板上设有供上反射器和下反 射器反射出光的出光孔;其特征在于:所述Lm)基板与散热器为一体结构，所述透镜安装在 透镜支架上，透镜支架固定在安装板上;所述透镜支架包括套环和与所述套环后端连接的 若干支撑脚，所述套环的前端设有向内延伸的压环，所述套环内壁设有向内的凸块，凸块与 压环形成夹持机构;所述透镜底部边缘设有向外延伸的凸缘，所述凸缘设于压环与凸块之 间。反光杯由自由曲面形成的反光面，该自由曲面与透镜配合设计是提高前照灯光效的关 键因素，然而现有技术中的反光杯与透镜之间的配合设计无法提高前照灯的光效。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种前照灯，通过反光杯与透镜的合理配合设 计，前照灯的出光光型更好，光利用率更高。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是:一种前照灯，包括光源、反光杯、透镜 和挡光板，所述光源为环形光源，所述光源位于反光杯的焦点fl处，所述挡光板位于反光杯 另一焦点处，所述透镜的焦点f2与反光杯焦点fl'重合;反光杯的反射面为自由曲面，其 设计方法包括W下步骤：
[0005] (1)空间直角坐标系下，设定环形光源的中屯、位于坐标的原点，目标照明面为T，垂 直于Z轴，距离光源面25米；
[0006] (2)设定系统能量守恒，光线入射到自由曲面反光杯，再入射到自由曲面透镜发生 折射时没有能量损失，也就是光源的输出能量等于目标照明面接收到能量;设环形光源被 半径为r的球面包围，其中光源外围的球表面上一面积元的立体角是sin抑W口；设环形光 源的光通量为Q，为朗伯光源，中屯、光强为1〇的余弦分布，设环形光源修正因子为kl，其中k 为修正因子，1为长度，E为目标照明面的照度，梦为出射光线与光源中屯、轴的夹角；
[0007]
[000引目标照明面上照度由中屯、向边缘递减，
[0009]
[0010]其中Eo为中屯、最大照度，a为照度衰减因子；
[0011] (3)因为系统能量守恒，光源与目标照明面之间存在一定的拓扑关系，即光源外围 的球表面上一面积元所对应的光线与目标照明面的某一面积元的映射关系;光源球面和楠 圆形照明面均匀离散化，其中0等分为i份，0等分为j份;楠圆照明面径向等分为i份，方位 角等分为j份，假定光源球面与楠圆形照明面之间的映射关系一一对应，则与光源中屯、轴夹 角灼到輯的出射光通量为：
[0012]
[001引目标照明面上区域(n-n)的入射光通量为：
[0014]
[0015] 由能量守恒定律可W推导出目标照明面点坐标与出射光线角坐标0之间的关系；
[0016] (4)设定光线经过反光杯反射后，经过透镜折射，最终到达目标照明面，其中透镜 下表面为一圆形平面，忽略平面的折射作用，经过自由曲面透镜的折射，最终到达目标照明 面；自由曲面透镜设为一旋转非球面透镜，其焦点位于自由曲面反光杯的焦点上，自由曲面 透镜应用一次snell定律矢量形式得到自由曲面透镜点坐标与目标照明面入射光线，透镜 入射光线之间的关系；自由曲面反光杯应用一次n〇 = -m的Snell定律矢量形式得到自由曲 面反光杯点坐标与目标照明面入射光线，光源入射光线之间的关系；
[0017] 自由曲面透镜方程：
[001 引
[0019] 去掉高阶项得：
[0020]
[0021 ]其中r为基圆半径，k为圆锥系数k声0，z〇是透镜下表面的Z坐标，r和k确定后，自由 曲面透镜即确定；
[0022] Snell定律矢量形式如下：
[0023]
[0024] 其中，no为出射率，m为入射率，0为出射光线失量，I为入射光线失量，N为折射面的 法向失量；
[0025] (5)应用4阶Runge-Kutta方法迭代计算自由曲面反光杯的点坐标：
[0026]
[0027]其中，n = 0，l，2…，N-1，化为自由曲面反光杯第n个点坐标；
[002引
[0029] 其中/(辦，/?)是步骤4得到的在(奶，爲）处自由曲面反光杯点坐标与目标照明面 射光线，入射光线的关系式；
[0030] (6)将自由曲面反光杯点坐标文件导入结构软件中拟合自由曲面转换成实体，得 到自由曲面反光杯模型。
[0031] 作为改进，将透镜和反光杯导入到lucidshape中做光学模拟，修正面光源修正因 子和目标照明面照度修正因子，可W得到较为理想的结果。
[0032] 作为改进，所述环形光源为H7光源。
[0033] 作为改进，所述反光杯的外壁设有安装板，所述透镜安装在透镜支架上，所述透镜 支架包括第一安装座和设置在第一安装座底部的两个支撑脚，所述支撑脚固定在所述安装 板上。
[0034] 作为改进，所述安装板上设有用于驱动挡光板的驱动机构。
[0035] 作为改进，所述挡光板通过第二安装座固定在安装板上，所述挡光板呈L形，包括 挡光部和连接部，所述挡光部与连接部连接的一端枢接所述第二安装座上;所述驱动机构 包括电磁线圈和设于电磁线圈内的铁忍，所述铁忍的一端设有限位环，铁忍的另一端与连 接部连接。当电磁线圈通电后，产生磁场，磁场将铁忍驱动并向一侧移动，铁忍拉动连接部， 从而驱动挡光部旋转，起到挡光的作用，光源的光线经过挡光板整形形成近光光型;铁忍复 位后将挡光板撤离，从而形成远光光型。
[0036] 作为改进，所述驱动机构通过第=安装座固定在安装板上。
[0037] 本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
[0038] 本发明通过合理的对反光杯自由曲面和透镜的设计，使反光杯反射的光线更多的 进入透镜，从而提高光利用率。
【附图说明】
[0039] 图1为本发明前照灯结构示意图。
[0040] 图2为环形光源被球面包围。
[0041 ]图3为光源与目标照明面之间的关系图。
【具体实施方式】
[0042 ]下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
[0043] 如图1所示，一种前照灯，包括光源4、反光杯1、透镜2和挡光板3,所述光源为环形 光源，所述光源4位于反光杯1的焦点fi处，所述挡光板3位于反光杯1另一焦点fi'处，所述透 镜2的焦点f2与反光杯焦点fi'重合。所述环形光源为H7光源。所述反光杯1的外壁设有安装 板6，所述透镜2安装在透镜支架上，所述透镜支架包括第一安装座和设置在第一安装座底 部的两个支撑脚，所述支撑脚固定在所述安装板6上。所述挡光板3通过第二安装座固定在 安装板6上，所述挡光板3呈L形，包括挡光部31和连接部32,所述挡光部31与连接部32连接 的一端枢接所述第二安装座上。所述安装板上设有用于驱动挡光板的驱动机构5,所述驱动 机构5通过第=安装座固定在安装板6上;所述驱动机构5包括电磁线圈和设于电磁线圈内 的铁忍，所述铁忍的一端设有限位环，铁忍的另一端与连接部32连接；当电磁线圈通电后， 产生磁场，磁场将铁忍驱动并向一侧移动，铁忍拉动连接部32,从而驱动挡光部31旋转，起 到挡光的作用，光源的光线经过挡光板整形形成近光光型;铁忍复位后将挡光板撤离，从而 形成远光光型。
[0044] 反光杯的反射面为自由曲面，其设计方法包括W下步骤：
[0045] (1)空间直角坐标系下，设定环形光源的中屯、位于坐标的原点，目标照明面为T，垂 直于Z轴，距离光源面25米；
[0046] (2)设定系统能量守恒，光线入射到自由曲面反光杯，再入射到自由曲面透镜发生 折射时没有能量损失，也就是光源的输出能量等于目标照明面接收到能量;如图2所示，设 环形光源被半径为r的球面包围，其中光源外围的球表面上一面积元的立体角是 sin辦W如；设环形光源的光通量为Q，为朗伯光源，中屯、光强为1〇的余弦分布，设环形光源 修正因子为kl，其中k为修正因子，1为长度，E为目标照明面的照度，g为出射光线与光源中 屯、轴的夹角；
[0047]
[004引目标照明面上照度由中屯响边缘递减，
[0049]
[0050] 其中Eo为中屯、最大照度，a为照度衰减因子；
[0051] (3)因为系统能量守恒，光源与目标照明面之间存在一定的拓扑关系，即光源外围 的球表面上一面积元所对应的光线与目标照明面的某一面积元的映射关系;光源球面和楠 圆形照明面均匀离散化，其中0等分为i份，0等分为j份;楠圆照明面径向等分为i份，方位 角等分为j份;如图3所示，假定光源球面与楠圆形照明面之间的映射关系一一对应，则与光 源中屯、轴夹角@到巧的出射光通量为：
[0化2]
[0053]目标照明面上区域(n-n)的入射光通量为：
[0化4]
[0化5]由能量守恒定律可W推导出目标照明面点坐标与出射光线角坐标巧之间的关系； [0056] (4)设定光线经过反光杯反射后，经过透镜折射，最终到达目标照明面，其中透镜 下表面为一圆形平面，忽略平面的折射作用，经过自由曲面透镜的折射，最终到达目标照明 面；自由曲面透镜设为一旋转非球面透镜，其焦点位于自由曲面反光杯的焦点上，自由曲面 透镜应用一次snell定律矢量形式得到自由曲面透镜点坐标与目标照明面入射光线，透镜 入射光线之间的关系；自由曲面反光杯应用一次n〇 = -m的Snell定律矢量形式得到自由曲 面反光杯点坐标与目标照明面入射光线，光源入射光线之间的关系；
[0化引 [0化9]
[0057]自由曲面透镜方程：
[0060]
[0061] 其中r为基圆半径，k为圆锥系数k声0，zo是透镜下表面的Z坐标，r和k确定后，自由 曲面透镜即确定；
[0062] Snell定律矢量形式如下：
[0063]
[0064] 其中，no为出射率，m为入射率，0为出射光线失量，I为入射光线失量，N为折射面的 法向失量；
[0065] (5)应用4阶Runge-Kutta方法迭代计算自由曲面反光杯的点坐标：
[0066]
[0067]其中，n = 0,1,2…，N-1，化为自由曲面反光杯第n个点坐标；
[006引
[0069] 其中/(巧，，A)是步骤4得到的在(巧,，A)处自由曲面反光杯点坐标与目标照明面 射光线，入射光线的关系式；
[0070] (6)将自由曲面反光杯点坐标文件导入结构软件中拟合自由曲面转换成实体，得 到自由曲面反光杯模型；
[0071] (7)将透镜和反光杯导入到lucidshape中做光学模拟，修正面光源修正因子和目 标照明面照度修正因子，得到较为理想的结果。
[0072] 经过本发明设及的前照灯，其远光灯测试数据如下表：
【主权项】
1. 一种前照灯，包括光源、反光杯、透镜和挡光板，其特征在于：所述光源为环形光源， 所述光源位于反光杯的焦点心处，所述挡光板位于反光杯另一焦点￡\处，所述透镜的焦点 f 2与反光杯焦点f、重合;反光杯的反射面为自由曲面，其设计方法包括以下步骤： (1) 空间直角坐标系下，设定环形光源的中心位于坐标的原点，目标照明面为T，垂直于 Z轴，距离光源面25米； (2) 设定系统能量守恒，光线入射到自由曲面反光杯，再入射到自由曲面透镜发生折射 时没有能量损失，也就是光源的输出能量等于目标照明面接收到能量;设环形光源被半径 为r的球面包围，其中光源外围的球表面上一面积元的立体角是sin ;设环形光源的 光通量为Q，为朗伯光源，中心光强为Io的余弦分布，设环形光源修正因子为kl，其中k为修 正因子，1为长度，E为目标照明面的照度，为出射光线与光源中心轴的夹角；目标照明面上照度由中心向边缘递减，其中E〇为中心最大照度，a为照度衰减因子； (3) 因为系统能量守恒，光源与目标照明面之间存在一定的拓扑关系，即光源外围的球 表面上一面积元所对应的光线与目标照明面的某一面积元的映射关系;光源球面和椭圆形 照明面均匀离散化，其中供等分为i份，0等分为j份;椭圆照明面径向等分为i份，方位角等 分为j份，假定光源球面与椭圆形照明面之间的映射关系一一对应，则与光源中心轴夹角例 到幾的出射光通量为：目标照明面上区域(n-r2)的入射光通量为：由能量守恒定律可以推导出目标照明面点坐标与出射光线角坐标梦之间的关系； (4) 设定光线经过反光杯反射后，经过透镜折射，最终到达目标照明面，其中透镜下表 面为一圆形平面，忽略平面的折射作用，经过自由曲面透镜的折射，最终到达目标照明面； 自由曲面透镜设为一旋转非球面透镜，其焦点位于自由曲面反光杯的焦点上，自由曲面透 镜应用一次snell定律矢量形式得到自由曲面透镜点坐标与目标照明面入射光线，透镜入 射光线之间的关系；自由曲面反光杯应用一次 n〇 = -m的Snell定律矢量形式得到自由曲面 反光杯点坐标与目标照明面入射光线，光源入射光线之间的关系； 自由曲面透镜方程：去掉尚阶项得：其中r为基圆半径，k为圆锥系数k辛0，ZQ是透镜下表面的z坐标，r和k确定后，自由曲面 透镜即确定； Snell定律矢量形式如下：其中，no为出射率，m为入射率，0为出射光线失量，I为入射光线失量，N为折射面的法向 失量； (5) 应用4阶Runge - Kut ta方法迭代计算自由曲面反光杯的点坐标：其中，n = 0，1，2…，N-l，pn为自由曲面反光杯第n个点坐标；其中/(%,凡）是步骤4得到的在处自由曲面反光杯点坐标与目标照明面射光 线，入射光线的关系式； (6) 将自由曲面反光杯点坐标文件导入结构软件中拟合自由曲面转换成实体，得到自 由曲面反光杯模型。2. 根据权利要求1所述的一种前照灯，其特征在于:将透镜和反光杯导入到lucidshape 中做光学模拟，修正面光源修正因子和目标照明面照度修正因子。3. 根据权利要求1所述的一种前照灯，其特征在于:所述环形光源为H7光源。4. 根据权利要求1所述的一种前照灯，其特征在于:所述反光杯的外壁设有安装板，所 述透镜安装在透镜支架上，所述透镜支架包括第一安装座和设置在第一安装座底部的两个 支撑脚，所述支撑脚固定在所述安装板上。5. 根据权利要求4所述的一种前照灯，其特征在于:所述安装板上设有用于驱动挡光板 的驱动机构。6. 根据权利要求5所述的一种前照灯，其特征在于:所述挡光板通过第二安装座固定在 安装板上，所述挡光板呈L形，包括挡光部和连接部，所述挡光部与连接部连接的一端枢接 所述第二安装座上;所述驱动机构包括电磁线圈和设于电磁线圈内的铁芯，所述铁芯的一 端设有限位环，铁芯的另一端与连接部连接。7. 根据权利要求6所述的一种前照灯，其特征在于:所述驱动机构通过第三安装座固定 在安装板上。
【文档编号】F21V5/04GK106051586SQ201610697178
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月19日
【发明人】陈焕杰, 王浩, 丁振杰
【申请人】广东雷腾智能光电有限公司