基于双凸透镜的汽车前照灯

摘要

本发明提供一种基于双凸透镜的汽车前照灯，其特点是，它是以放电灯或卤素灯为主要光源，并由自由曲面反射镜、遮光板、双凸透镜、透镜支架等组合而成。本发明的基于双凸透镜的汽车前照灯采用自由曲面反射镜，使光源出射会聚，设计双凸透镜的焦点在遮光板截止线附近，使出射光线截止线清晰，采用双凸透镜设计可避免由于太阳光聚焦造成车灯饰圈、配光镜或汽车上其他零部件烧毁。本发明的基于双凸透镜的汽车前照灯降低了车灯设计的风险，通用性强，适用于各种车型。提高了车灯的安全性、稳定性及使用寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车前照灯，更具体地，本发明涉及一种基于双凸透镜的汽车前照灯。所述汽车前照灯包括近光、远光、前雾灯，所述汽车前照灯采用双凸透镜设计，藉此，可有效避免太阳光经透镜反射后聚焦烧毁车灯或汽车上其他零部件，由此，大大提高了车灯的使用安全性和使用寿命。

背景技术

汽车前照灯的发展经过第一代——乙炔气前照灯到现在的自由曲面，投影灯以及LED的概念型前照灯，差不多经历了120多年演变。一般说来，汽车前照灯是由三个主要部件构成的，即光源、反射器和配光镜。于空气动力学和造型的考虑，汽车前部低而呈流线型，这样能安装汽车前照灯的高度越来越小。但由于车速的提高，对汽车灯光学性能的要求反而更高。显然，采用上述传统型的设计方案不能满足这些要求。为了适应这一发展的变化，先后出现了多种新型的方案，如共焦、多焦前照灯、多椭球投影式前照灯和自由曲面反射器(FFR)前照灯。

近年来，随着汽车制造业的发展，各种新车型越来越多的采用更为美观的投射型车灯来取代传统的反射镜型车灯。但是过去采用的平凸透镜设计，太阳光经过透镜反射后聚焦，焦点的高能量容易融化或烧毁车灯的饰圈、配光镜和车身的一些零部件。

本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种基于双凸透镜的汽车前照灯(近光、远光、前雾灯)，所述方案因采用双凸透镜而缩短了太阳光经透镜反射后的聚焦位置，由此，可有效杜绝灯具或汽车零部件被融化或烧毁的现象，效果良好，并可由此，大大提高车灯的使用安全性和使用寿命。

发明内容

本发明提供一种基于双凸透镜的汽车前照灯，所述前照灯包括近光、远光、前雾灯，所述基于双凸透镜的汽车前照灯的技术方案如下：

一种基于双凸透镜的汽车前照灯，包括光源，反射器，挡板，以及透镜，其特征在于，所述透镜为双凸透镜。

根据本发明的双凸透镜的汽车前照灯(近光、远光、前雾灯)装置，所述一双凸透镜，透镜焦点设计在遮光板截止线附近，光经透镜出射后成平行光，由于遮光板的作用在25米测试屏(图中未示)处得到清晰的截止线，从而满足技术法规要求。透镜采用双凸设计，曲率半径较大的一面靠近反射镜聚焦点，经实验测试，对比过去采用的平凸透镜，太阳光经透镜反射后的聚焦点距离大大减小，不会被融化或烧毁车灯或周围的汽车零部件。由于采用光源为多波长光源，经透镜后会产生色差，为了减小色差对截止线清晰程度的影响，使截止线边缘不发生偏色现象，对透镜焦距的误差设计要求很高。对比过去采用的平凸透镜，其光学性能不受影响。

根据本发明的基于双凸透镜的汽车前照灯，优选的是，所述双凸透镜的外侧镜面的曲面方程为(图5)：

所述双凸透镜的外侧镜面的曲面方程为：

$Z={\mathrm{cr}}^2/(1+\sqrt{1-(1+K)C^2{r}^2})+{\alpha }_1{r}^2+{\alpha }_2{r}^4+{\alpha }_3{r}^6+{\alpha }_4{r}^8+{\alpha }_5{r}^{10}$

其中$Z={\mathrm{cr}}^2/(1+\sqrt{1-(1+K)C^2{r}^2})$为二次曲面，c是二次曲面曲率，即半径的倒数，r为半径值，k为二次曲面系数，

式中，-1＜α₁，α₂，α₃，α₄，α₅＜1    -1＜k＜1。

根据本发明的基于双凸透镜的汽车前照灯，优选的是，所述双凸透镜的内侧镜面与外侧镜面的最大曲率半径之比为2-10∶1。

即，本发明的所述双凸透镜的内侧镜面坡度较平缓，而外侧镜面的坡度较陡凸。

根据本发明的基于双凸透镜的汽车前照灯，优选的是，所述双凸透镜的内侧镜面与外侧镜面的最大曲率半径之比为3.5-4∶1。

参照所述双凸透镜的内侧镜面与外侧镜面的最大曲率半径之比，即，参照本发明的所述双凸透镜的内侧镜面坡度的平缓和外侧镜面的坡度的陡度，确定α₁，α₂，α₃，α₄，α₅及k的值。

由此，因透镜焦点设计在遮光板附近，光经透镜出射后成平行光，由于遮光板的作用，在25米测试屏处得到清晰的截止线，从而满足配光要求。且截止线边缘不发生偏色现象。

根据本发明的基于双凸透镜的汽车前照灯，优选的是，所述光源为放电灯或卤素灯的光源。

根据本发明的基于双凸透镜的汽车前照灯，优选的是，所述双凸透镜的内侧镜面为球面，所述双凸透镜的外侧镜面为一自由曲面反射镜面。

根据本发明的基于双凸透镜的汽车前照灯，优选的是，所述自由曲面反射镜为非旋转完全不对称反射器。

根据本发明的基于双凸透镜的汽车前照灯，优选的是，所述自由曲面反射镜为非旋转部分对称反射器。

自由曲面反射器所述自由曲面反射镜经过特殊设计，可使光源的出射光经反射镜反射后，成会聚状态。

根据本发明的基于双凸透镜的汽车前照灯，优选的是，所述挡板为一遮光板。

据此，遮光板设计在透镜焦点附近，起到一个光阑的作用，根据不同技术法规要求，设计成不同的结构而得到不同的光形。

根据本发明的基于双凸透镜的汽车前照灯，还包括一透镜固定支架。

所述透镜固定支架采用三点固定设计，利于装配，稳定性好。

本装置的工作原理是：光源经过特殊设计的自由曲面反射镜后成会聚状态，遮光板起到孔径光阑的作用，在25米测试屏处形成截止线，满足不同技术法规的要求。光线经遮光板后入射到特殊设计的双凸透镜上，双凸透镜的焦点设计在遮光板附近，保证截止线清晰。透镜采用三点固定在透镜支架上，支架与灯体固定，保证了车灯光学性能的稳定性。

根据本发明的基于双凸透镜的汽车前照灯，采用了双凸透镜设计，大大缩短了太阳光聚焦点的位置，在不影响车灯光学性能的前提下，消除了太阳光聚焦融化或烧毁车灯及周围汽车零部件的可能，大大提高了车灯的安全性和使用寿命。

附图说明

图1为基于双凸透镜的车灯近光装置原理图。

图2为双凸透镜和平凸透镜的太阳光聚焦对比示意图。

图3为双凸透镜的光学性能示意图。

图4为平凸透镜的光学性能示意图。

图5为用于说明双凸透镜外侧镜面的曲面方程的示意图。

图中，1为光源，2为反射镜，3为遮光板，4为双凸透镜，5为透镜支架，6为平凸透镜，8为灯体，L3为太阳光，L1，L2分别为反射光，A，B，C分别为聚焦点。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的基于双凸透镜的汽车前照灯(近光、远光、前雾灯)装置作进一步说明。

实施例1

制造双凸透镜前照灯。如图1所示，本实例中，以卤素灯或放电灯作为光源1，发出的光经过反射镜2后成会聚状态，遮光板3起到孔径光阑的作用，光线经遮光板3后入射到双凸透镜4上，双凸透镜4的焦点设计在遮光板附近，截止线位于25米测试屏处。保证了截止线清晰，满足近光技术法规要求。双凸透镜4被透镜支架5固定在灯体8上，保证了车灯光学性能的稳定性。

本实施例的基于双凸透镜的汽车前照灯，所述双凸透镜的内侧镜面为球面，所述双凸透镜的外侧镜面为一自由曲面反射镜面。

见图5，所述双凸透镜的外侧镜面的曲面方程为：

$Z={\mathrm{cr}}^2/(1+\sqrt{1-(1+K)C^2{r}^2})+{\alpha }_1{r}^2+{\alpha }_2{r}^4+{\alpha }_3{r}^6+{\alpha }_4{r}^8+{\alpha }_5{r}^{10}$

其中$Z={\mathrm{cr}}^2/(1+\sqrt{1-(1+K)C^2{r}^2})$为二次曲面，c是二次曲面曲率，即半径的倒数，r为半径值，k为二次曲面系数，

式中，-1＜α₁，α₂，α₃，α₄，α₅＜1    -1＜k＜1。

在本实施例中，所述双凸透镜的内侧镜面与外侧镜面的最大曲率半径之比为3.76∶1。

参照所述双凸透镜的内侧镜面与外侧镜面的最大曲率半径之比，即，参照本发明的所述双凸透镜的内侧镜面坡度的平缓和外侧镜面的坡度的陡度，确定α₁，α₂，α₃，α₄，α₅及k的值。

太阳光聚焦点对比如图2所示，太阳光L3以一定角度的平行光入射，经双凸透镜1反射后，反射光L1聚焦在A处附近，经平凸透镜6反射后，反射光L2聚焦在B附近，可以看出经双凸透镜反射的聚焦点位置远远小于经平凸透镜反射的聚焦点位置。

光学性能对比如图3、图4所示，由同一焦点C发出的光经双凸透镜4(如图3所示)或平凸透镜6(如图4所示)后，均得到平行光L3，说明二者光学性能完全相同。

实施例2

在本实施例中，所述双凸透镜的内侧镜面凸高为3.3mm，外侧镜面凸高22.76mm。双凸透镜最大直径73.7mm。所述双凸透镜的内侧镜面与外侧镜面的最大曲率半径之比为3.46∶1。内侧镜面球面半径为180mm。除此之外，其他如同实施例1，制得本发明的双凸透镜前照灯。

实施例3

除了在本实施例中，所述双凸透镜的内侧镜面凸高为4.1mm，外侧镜面凸高24.06mm。双凸透镜最大直径80.5mm。所述双凸透镜的内侧镜面与外侧镜面的最大曲率半径之比为4.2∶1。内侧镜面球面半径为190mm。除此之外，其他如同实施例1，制得本发明的双凸透镜前照灯。

实施例4

在本实施例中，除所述双凸透镜的内侧镜面与外侧镜面的最大曲率半径之比为2.46∶1之外，其他如同实施例1，制得本发明的双凸透镜前照灯。

实施例5

在本实施例中，除所述双凸透镜的内侧镜面与外侧镜面的最大曲率半径之比为8.46∶1之外，其他如同实施例1，制得本发明的双凸透镜前照灯。