新型LED汽车前照灯光学系统设计

发布时间：2020-03-23 05:12

【摘要】：汽车前照灯双光系统基于投射式前照灯结构,具有结构紧凑,可自由切换远近光,便于开发自适应前照灯系统等优点,目前被广泛应用于许多高档车型上。但由于该系统需要通过挡板来实现远近光的切换,造成了大量的光能损失,光效通常只有30%左右,因此有必要对其进行优化设计。此外,甘于目前汽车前照灯双光系统中使用的光源多为氙气光源,如果采用更加节能环保的LED作为双光系统的光源,可以很好得将两者的优势结合起来。本文的主要工作是利用LED作为汽车前照灯双光系统的光源,设计了符合GB25991-2010 《LED汽车前照灯标准》配光要求的新型LED汽车前照灯光学系统结构,在设计过程中利用两个光源模组来实现远近光的切换,避免了由于使用挡板而造成的光能损耗。本文首先设计了由抛物面反射器和自由曲面透镜组成的LED汽车前照灯投射式远光系统的初始模型,并通过对影响系统配光结果的各个参数进行分析,得到了LED汽车前照灯投射式远光系统的优化模型。其次,以优化的LED汽车前照灯投射式远光系统为基础,建立了LED汽车前照灯双光系统模型。基于非旋转对称自由曲面的设计方法对LED汽车前照灯双光系统中近光配光透镜进行了设计。按照国家标准对于汽车前照灯近光灯的要求进行了区域划分,利用能量守恒定律和Snell定律的矢量形式,建立了光源发光角度、配光屏幕坐标以及自由曲面透镜面型上坐标之间的关系,并通过计算得到自由曲面透镜面型上点坐标之间的迭代关系。利用MATLAB软件进行坐标的迭代计算,得到了近光部分自由曲面透镜的点云文件,并利用Solidworks软件对得到的点云进行拟合,建立了近光部分自由曲面透镜模型。基于LED汽车前照灯投射式远光系统中自由曲面透镜设计原理,建立了双光系统中远光部分的自由曲面透镜模型。最后,利用Tracepro软件,对LED汽车前照灯双光系统进行光线追迹,并对得到的远光和近光的配光结果进行分析。结果表明,配光屏幕上各测试点和测试区的照度值均符合标准的配光要求,产生近光时,在HV-H1-H2-H4线处产生了明暗截止线。
【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】：U463.65

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本文编号：2596244