LED汽车前照灯的设计与仿真研究_精品文档.pdf
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广东工业大学硕士学位论文LED汽车前照灯的设计与仿真研究姓名:
聂蓉申请学位级别:
硕士专业:
测试计量技术及仪器指导教师:
陈益民20100501摘要摘要LED(LightEmittingDiode,发光二极管)光源具有寿命长、体积小、抗震、节能环保等优越性能,已经广泛应用于汽车照明领域,如车内仪表背光源、车内照明灯以及车外信号灯等。
随着半导体照明产业的不断发展,LED光源正逐步向汽车大灯、尾灯等产品过渡,呈现出由内向外、由后向前的发展趋势。
2009年第1000万辆汽车的诞生标志着我国已经进入世界汽车生产大国的行列,LED在汽车照明系统的潜在市场份额巨大,其中又以提供夜间照明的车外用前照灯最具发展前景。
LED作为车用光源有几大优势:
1、LED光源在光学设计上拥有相当大的灵活性,能够轻松地适应不断变化的汽车风格设计;2、目前LED的发光效率已经能够达到HID(HighIntensityDischarge,高强度气体放电灯)的标准,将其应用于汽车照明领域指日可待;3、LED的发光色谱接近日光,利用它作为车用光源可以提高行车安全。
因此LED很有可能取代传统的车用光源而成为车灯市场的主流。
作为汽车照明的一项关键技术,LED汽车前照灯仍然有很多难题需要攻克,配光设计就是一个具有挑战性的研究课题,LED不同于传统汽车光源的光学特性,使得传统光源的光学设计也不再适合LED光源。
本文着重研究了LED作为汽车前照灯光源的配光设计,其主要的设计思想是:
无需配光透镜,挡光板及复杂的计算程序,利用抛物面发射器与LED并结合两者的偏移与旋转来分析光分布。
其中车灯光通量的大小由所选LED的流明数来决定,车灯标准要求的光照度由LED光源和抛物曲面反射器和共同作用而实现。
抛物曲面反射器模型由CATIA软件来建立,通过光学软件Tracepro反复调用不同的模型来追迹光线得到最后的配光效果。
利用传统光源的配光设计简单,但是能量损失率高、配光效果不好,现有的LED前照灯设计虽然能获得很好的配光效果,但是设计过程要牵涉到复杂的计算程序、设计周期长,能量利用率低下也是目前LED前照灯配光设计不足所在。
本文综合了传统设计和现有设计的优点,设计的主要目标有:
l、配光效果尽可能好;2、配光过程中能量损失率尽可能低;3、设计尽量简化、周期尽可能短;4、材料尽可能省。
关键词:
LED汽车前照灯;抛物面反射器;配光设计;照度ABSTRACTABSTRACTLED(LightEmittingDiode)hasitssuperiorperformancesoflonglife,smallvolume,anti-quake,saveenergy,environmentalprotection,andhasbeenwidelyappliedinautomobilelightingdomain,suchasinnerinstrumentbacklightsource,innerlightingaswellasvehicleoutsidesignallightandSOonAstheunceasingdevelopmentofsemiconductorlightingindustry,LEDlightsourceisintransitiontothesourceofLEDheadlamp,taillamp,andithasbeenpresentingdevelopmenttrendgraduallyfrominsidetooutside,frombackwardtoforwardIn2009the10,000,000thautomobileSbirthsymbolizesthatOurcountryalreadyenteredtherankofautomobileproductionpowerworld,LEDSpotentialmarketshareishugeintheautomobilelightingsystem,andtheexternalautomobileheadlampwhichprovidesnightlightingismosttohavetheprospectsfordevelopmentLEDhasseveralbigadvantagesasautomobileSOurCe;1st,LEDhasconsiderableflexibilityintheopticaldesign,Caneasilyadapttochangingdemandofautomobilestyledesign;2nd,LEDluminousefficiencyhasalreadyuptothescratchofHID,appliesitintheautomobileilluminationdomainisjustroundthecomer;3rd,LEDlightemittingchromatogramisclosetothesunlight,useLEDtobevehiclelightsourcecanenhancethetrafficsafetyThereforeLEDismostlikelytoreplacethetraditionalsourceto,becomethemainstreamofheadlightmarketAsakeytechnologyofautomobilelighting,theLEDautomobileheadlampstillhasmanydifficultproblemstoattackandcapture,LEDlightdistributionisachallengingresearchsubject,LEDSopticalcharacteristicisdifferentfromthetraditionalautomobilelightSOurCe,causedthetraditionalopticaldesignalsonolongertosuittheLEDlightsourceLightdistributiondesignofautomobileheadlampbasedonLEDsourceismainlyresearchedinthisthesis,themaindesignconceptis:
Lightdistributionlens、glareshieldandcomplexcomputationalprocedurewerenotrequiredinthisdesignprocess,lightdistributionwasanalyzedbyusingparabolicreflectorandLEDcombined、析tllbothII广东工业大学硕士学位论文displacementandrevolvingThefluxofautomobilelampisdecidedbytheLEDSlumenvalue,theilluminationneededbythelampstandardiscometruebytheinteractionbetweenLEDsourcesandparabolicreflectorsParabolicreflectormodelisestablishedbytheCATIAsoftware,invokingdifferentmodelsthroughTraceprototraceraysrepeatedlytoobtainthefinallightdistributioneffectThelig
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