發(fā)布時(shí)間：2017-10-25 23:20

  本文關(guān)鍵詞：基于激光光源的汽車前照燈研究

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【摘要】：激光具有能量密度高、方向性好等特點(diǎn),采用激光光源的汽車前照燈也具有亮度高、照射距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。激光前照燈作為下一代汽車前照燈的發(fā)展方向,在國(guó)外的研究已相對(duì)成熟,但國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究較少,因此對(duì)以激光作為光源汽車前照燈進(jìn)行研究,具有很高的實(shí)際意義和研究?jī)r(jià)值。本文的主要工作是將單色激光光源合成符合汽車前照燈光色標(biāo)準(zhǔn)的白色激光光源。并根據(jù)白色激光光源的發(fā)光特性設(shè)計(jì)了符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)配光要求的激光汽車前照燈自由曲面透鏡。本論文首先對(duì)汽車前照燈激光光源的光色特性進(jìn)行了研究與分析,提出了利用450nm藍(lán)色激光器激發(fā)YAG黃色熒光粉的方法。通過(guò)對(duì)比分析合成白光的多種方法,選取450nnm的藍(lán)色激光光源。根據(jù)光色的混色原理,合成白光需采用CIE坐標(biāo)中較為飽和的邊緣色,與藍(lán)光混色形成白光的邊緣色為飽和黃光,因此熒光粉材料的選擇YAG黃色熒光粉。通過(guò)研究藍(lán)色激光激發(fā)黃色熒光粉片的光線散射機(jī)理,設(shè)計(jì)了三種不同的結(jié)構(gòu)并對(duì)其進(jìn)行研究分析,得出透射型結(jié)構(gòu)中透射的藍(lán)色光線更易與散射的黃光進(jìn)行混合,形成光色特性較好的白光。同時(shí)對(duì)影響白光光色特性的熒光粉摩爾濃度進(jìn)行了研究,并通過(guò)20組仿真實(shí)驗(yàn),得到了出射光色溫最佳時(shí)的熒光粉摩爾濃度為3.565×10-4mol/L。其次,基于激光光源能量密度高且光束狹窄的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了自由曲面透鏡實(shí)現(xiàn)光線的定位擴(kuò)束,解決了激光光源光束狹窄能量密度高的問(wèn)題。利用具有非線性邊界條件的橢圓Monge-Ampere方程,建立了自由曲面與目標(biāo)照射面的關(guān)系,并通過(guò)牛頓二階差分法和Matlab軟件編程對(duì)方程進(jìn)行求解,得到了自由曲面透鏡面型上的離散坐標(biāo)點(diǎn),將坐標(biāo)點(diǎn)導(dǎo)入到三維建模軟件Pro/E中擬合為自由曲面。最后,將設(shè)計(jì)的白光光源和自由曲面透鏡模型在光學(xué)分析軟什TracePro中進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化,通過(guò)對(duì)結(jié)果的比較分析,得出該光學(xué)系統(tǒng)中激光光源與自由曲面透鏡的距離為1.4-3.4mm時(shí),配光屏幕上各測(cè)試點(diǎn)、區(qū)的照度符合汽車前照燈國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)光源與透鏡距離為1.4mm時(shí),配光屏幕上的平均照度最高且光線能量最為集中。
【關(guān)鍵詞】：汽車前照燈 激光光源 熒光粉 自由曲面透鏡
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.651
【目錄】：

• 學(xué)位論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 汽車前照燈的發(fā)展9-10
• 1.2 激光光源汽車前照燈的優(yōu)點(diǎn)10-11
• 1.3 激光白光光源國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.4 激光光源汽車前照燈的發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.5 論文主要研究?jī)?nèi)容13-15
• 第二章 激光白光光源色度學(xué)研究15-25
• 2.1 汽車前照燈光源光色要求15
• 2.2 色度學(xué)基本原理15-19
• 2.3 激光光源與熒光粉19-23
• 2.3.1 激光光源的確定19
• 2.3.2 熒光粉的特性研究19-21
• 2.3.3 熒光粉的選取21-23
• 2.4 本章小結(jié)23-25
• 第三章 光學(xué)設(shè)計(jì)基本原理25-37
• 3.1 光學(xué)設(shè)計(jì)理論25-27
• 3.1.1 非成像光學(xué)基本概念25-26
• 3.1.2 非成像光學(xué)自由曲面的發(fā)展26-27
• 3.2 自由曲面光學(xué)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展27-33
• 3.3 微分方程法構(gòu)造自由曲面33-34
• 3.4 軟件介紹34-36
• 3.5 本章小結(jié)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 合成光源的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)38-44
• 4.2.1 透射型結(jié)構(gòu)39-40
• 4.2.2 反射型結(jié)構(gòu)40-42
• 4.2.3 透射—反射型結(jié)構(gòu)42-44
• 4.3 熒光粉濃度對(duì)光色色溫的影響44-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 第五章 激光光源汽車前照燈自由曲面透鏡設(shè)計(jì)47-55
• 5.1 光路設(shè)計(jì)47-49
• 5.2 采用橢圓型Monge-Ampere方程設(shè)計(jì)自由曲面49-51
• 5.3 橢圓型Monge-Ampere方程的求解51-54
• 5.4 本章小結(jié)54-55
• 第六章 激光光源汽車前照燈的建模與仿真55-61
• 6.1 激光光源前照燈的建模55-56
• 6.2 激光光源前照燈的仿真與結(jié)論56-61
• 第七章 總結(jié)與展望61-63
• 7.1 全文總結(jié)61-62
• 7.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 發(fā)表論文和參加科研情況67-69
• 致謝69

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