基于激光光源的汽车前照灯研究

发布时间：2017-10-25 23:20

  本文关键词：基于激光光源的汽车前照灯研究

  更多相关文章： 汽车前照灯 激光光源 荧光粉 自由曲面透镜

【摘要】：激光具有能量密度高、方向性好等特点,采用激光光源的汽车前照灯也具有亮度高、照射距离远等优点。激光前照灯作为下一代汽车前照灯的发展方向,在国外的研究已相对成熟,但国内的相关研究较少,因此对以激光作为光源汽车前照灯进行研究,具有很高的实际意义和研究价值。本文的主要工作是将单色激光光源合成符合汽车前照灯光色标准的白色激光光源。并根据白色激光光源的发光特性设计了符合国家标准配光要求的激光汽车前照灯自由曲面透镜。本论文首先对汽车前照灯激光光源的光色特性进行了研究与分析,提出了利用450nm蓝色激光器激发YAG黄色荧光粉的方法。通过对比分析合成白光的多种方法,选取450nnm的蓝色激光光源。根据光色的混色原理,合成白光需采用CIE坐标中较为饱和的边缘色,与蓝光混色形成白光的边缘色为饱和黄光,因此荧光粉材料的选择YAG黄色荧光粉。通过研究蓝色激光激发黄色荧光粉片的光线散射机理,设计了三种不同的结构并对其进行研究分析,得出透射型结构中透射的蓝色光线更易与散射的黄光进行混合,形成光色特性较好的白光。同时对影响白光光色特性的荧光粉摩尔浓度进行了研究,并通过20组仿真实验,得到了出射光色温最佳时的荧光粉摩尔浓度为3.565×10-4mol/L。其次,基于激光光源能量密度高且光束狭窄的特点,设计了自由曲面透镜实现光线的定位扩束,解决了激光光源光束狭窄能量密度高的问题。利用具有非线性边界条件的椭圆Monge-Ampere方程,建立了自由曲面与目标照射面的关系,并通过牛顿二阶差分法和Matlab软件编程对方程进行求解,得到了自由曲面透镜面型上的离散坐标点,将坐标点导入到三维建模软件Pro/E中拟合为自由曲面。最后,将设计的白光光源和自由曲面透镜模型在光学分析软什TracePro中进行系统结构分析和优化,通过对结果的比较分析,得出该光学系统中激光光源与自由曲面透镜的距离为1.4-3.4mm时,配光屏幕上各测试点、区的照度符合汽车前照灯国家标准。当光源与透镜距离为1.4mm时,配光屏幕上的平均照度最高且光线能量最为集中。
【关键词】：汽车前照灯 激光光源 荧光粉 自由曲面透镜
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.651
【目录】：

• 学位论文的主要创新点3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 汽车前照灯的发展9-10
• 1.2 激光光源汽车前照灯的优点10-11
• 1.3 激光白光光源国内外发展现状11-13
• 1.4 激光光源汽车前照灯的发展现状13
• 1.5 论文主要研究内容13-15
• 第二章 激光白光光源色度学研究15-25
• 2.1 汽车前照灯光源光色要求15
• 2.2 色度学基本原理15-19
• 2.3 激光光源与荧光粉19-23
• 2.3.1 激光光源的确定19
• 2.3.2 荧光粉的特性研究19-21
• 2.3.3 荧光粉的选取21-23
• 2.4 本章小结23-25
• 第三章 光学设计基本原理25-37
• 3.1 光学设计理论25-27
• 3.1.1 非成像光学基本概念25-26
• 3.1.2 非成像光学自由曲面的发展26-27
• 3.2 自由曲面光学设计方法的发展27-33
• 3.3 微分方程法构造自由曲面33-34
• 3.4 软件介绍34-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 激光光源光色仿真分析37-47
• 4.1 合成光源建模37-38
• 4.2 合成光源的结构设计38-44
• 4.2.1 透射型结构39-40
• 4.2.2 反射型结构40-42
• 4.2.3 透射—反射型结构42-44
• 4.3 荧光粉浓度对光色色温的影响44-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 激光光源汽车前照灯自由曲面透镜设计47-55
• 5.1 光路设计47-49
• 5.2 采用椭圆型Monge-Ampere方程设计自由曲面49-51
• 5.3 椭圆型Monge-Ampere方程的求解51-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第六章 激光光源汽车前照灯的建模与仿真55-61
• 6.1 激光光源前照灯的建模55-56
• 6.2 激光光源前照灯的仿真与结论56-61
• 第七章 总结与展望61-63
• 7.1 全文总结61-62
• 7.2 展望62-63
• 参考文献63-67
• 发表论文和参加科研情况67-69
• 致谢69

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本文编号：1095968