發(fā)布時(shí)間：2016-12-03 11:28

  本文關(guān)鍵詞：大功率白光LED在汽車前照燈設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《武漢理工大學(xué)》 2007年

大功率白光LED在汽車前照燈設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

朱曉東  

【摘要】： LED以其體積小、壽命長(zhǎng)、能耗低、耐震動(dòng)、啟動(dòng)時(shí)間快、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)已經(jīng)成為新一代汽車光源技術(shù)的首選。大功率白光LED在汽車前照燈上的應(yīng)用將成為車用LED市場(chǎng)增長(zhǎng)的重中之重。我國(guó)汽車工業(yè)正處于大發(fā)展時(shí)期，是推廣高亮度LED的極好時(shí)機(jī)，開發(fā)LED汽車前照燈對(duì)于推動(dòng)我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展意義重大。本文作者以佛山國(guó)星光電股份有限公司為研發(fā)基地，主要對(duì)大功率LED白光在汽車前照燈上應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)——配光設(shè)計(jì)和散熱設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，，并就該項(xiàng)設(shè)計(jì)在汽車上的成功應(yīng)用對(duì)汽車結(jié)構(gòu)的改變做了初步探討。本文具體工作如下： 1．通過(guò)對(duì)緊張的能源形勢(shì)以及汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的分析，闡述了本課題研究工作的重要意義；在分析光源LED特性和汽車燈具現(xiàn)狀與發(fā)展的基礎(chǔ)上確定了本課題研究工作的內(nèi)容和技術(shù)路線。 2．按照LED的特點(diǎn)提出了本課題燈光組系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，在該方案中汽車前照燈完全依靠反射腔配光，再不需要配光透鏡；應(yīng)用光學(xué)設(shè)計(jì)相關(guān)軟件，通過(guò)分析了《汽車前照燈配光性能》(GB4599-1994)，確定了配光的難點(diǎn)與技巧；確定了本課題將采用的LED，并分析了仿真環(huán)境中光源模型建立的必要性與重要性；通過(guò)對(duì)比分析光源模型的發(fā)光面與反射腔的相對(duì)位置，確定了它們的相對(duì)位置關(guān)系。 3．通過(guò)分析目前采用的汽車前照燈自有曲面反射腔設(shè)計(jì)技術(shù)，提出了本課題反射腔組合的設(shè)計(jì)思路，并對(duì)LED的使用數(shù)目進(jìn)行了估算，確定了近似拋物面反射腔工作面的設(shè)計(jì)方案；運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件PRO／E和光學(xué)仿真軟件TracePro分別對(duì)近光燈和遠(yuǎn)光燈的反射腔組合以及反射強(qiáng)模塊進(jìn)行了仿真設(shè)計(jì)，得出配光設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果。制備了前照燈樣品，分別對(duì)遠(yuǎn)光燈和近光燈進(jìn)行了配光測(cè)試；將測(cè)試結(jié)果、仿真結(jié)果與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比分析，按照分析結(jié)果，指出了配光設(shè)計(jì)的成功與不足之處，論述了該燈光組系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性。 4．闡述了LED汽車前大燈與傳統(tǒng)光源汽車前大燈在散熱設(shè)計(jì)方面的不同之處，分析了LED的結(jié)溫、熱阻以及其散熱途徑；通過(guò)對(duì)有關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，確立了散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行了散熱器樣品的設(shè)計(jì)，并提出了界面熱阻問(wèn)題的解決方法；找出了結(jié)溫最高的LED，建立了LED燈具的熱阻模型，并計(jì)算出結(jié)溫最高的LED分別在強(qiáng)制對(duì)流和自然對(duì)流散熱兩種方式下的結(jié)溫，而且對(duì)散熱器設(shè)計(jì)的可行性進(jìn)行了評(píng)估。對(duì)提出的該散熱結(jié)構(gòu)在汽車前照燈上的實(shí)現(xiàn)方法做了初步論述。 5．分析了我國(guó)關(guān)于LED汽車前照燈的研究一直處于落后狀態(tài)的原因。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：U463.651
【目錄】：

摘要3-4

Abstract4-8

第一章 緒論8-14

1.1 課題研究的背景及意義8-10

1.1.1 能源危機(jī)與LED8-9

1.1.2 汽車產(chǎn)業(yè)與LED9-10

1.2 課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12

1.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線12-13

1.4 課題支撐13-14

第二章 LED和汽車前照燈基礎(chǔ)理論知識(shí)14-23

2.1 LED發(fā)光原理及其特性參數(shù)14-19

2.1.1 LED的結(jié)構(gòu)與發(fā)光原理14-15

2.1.2 白光LED的結(jié)構(gòu)與發(fā)光原理15-16

2.1.3 LED電學(xué)特性16-17

2.1.4 LED熱學(xué)特性17

2.1.5 LED光度學(xué)參數(shù)17-18

2.1.6 LED特點(diǎn)18-19

2.2 汽車前照燈燈光組簡(jiǎn)介19-23

2.2.1 汽車燈具的歷史演變19

2.2.2 汽車前照燈的重要性19-20

2.2.3 汽車前照燈燈光組結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀20-23

第三章 LED汽車前照燈燈光組設(shè)計(jì)23-61

3.1 燈光組元件構(gòu)成分析及相關(guān)工具軟件簡(jiǎn)介23

3.2 汽車前照燈國(guó)標(biāo)配光分析23-26

3.3 光源LED的選擇26-29

3.4 在仿真環(huán)境中LED光源模型的建立29-33

3.4.1 建立LED光源模型的必要性分析29-31

3.4.2 建立LED光源模型的重要性分析31-33

3.4.3 LED光源模型發(fā)光面的確定33

3.5 LED與反射腔的相對(duì)位置分析33-36

3.5.1 前照燈發(fā)光角度分析33-34

3.5.2 LED與反射腔的相對(duì)位置分析34-36

3.6 反射腔組合仿真設(shè)計(jì)36-53

3.6.1 反射腔組合仿真設(shè)計(jì)思路36-37

3.6.2 LED數(shù)目估算與反射腔工作面設(shè)計(jì)方案的選擇37-39

3.6.3 拋物面的反光特性在本課題中的應(yīng)用分析39-42

3.6.4 近光燈反射腔組合的仿真設(shè)計(jì)42-51

3.6.5 遠(yuǎn)光燈反射腔組合的仿真設(shè)計(jì)51-53

3.7 樣品制備與配光檢測(cè)53-60

3.7.1 反射腔模塊的設(shè)計(jì)54-55

3.7.2 電路板與散熱器的設(shè)計(jì)55-56

3.7.3 樣品裝配與配光測(cè)試56-58

3.7.4 測(cè)試結(jié)果分析58-60

3.8 本章小結(jié)60-61

第四章 LED汽車前照燈散熱技術(shù)研究61-76

4.1 熱分析理論基礎(chǔ)61-63

4.1.1 熱力學(xué)第一定律61

4.1.2 熱傳遞的方式61-63

4.2 LED的結(jié)溫與熱阻63-65

4.2.1 結(jié)溫64

4.2.2 熱阻64-65

4.3 散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初探與燈具樣品LED的結(jié)溫估算65-73

4.3.1 散熱器設(shè)計(jì)66-68

4.3.2 界面熱阻的產(chǎn)生及其解決方法68-70

4.3.3 散熱器樣品溫度測(cè)試與LED結(jié)溫估算70-73

4.4 散熱結(jié)構(gòu)在汽車前照燈上的實(shí)現(xiàn)方法初探73-75

4.5 本章小結(jié)75-76

第五章 總結(jié)與展望76-78

5.1 全文總結(jié)76

5.2 研究展望76-78

參考文獻(xiàn)78-81

致謝81-82

攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82

攻讀碩士學(xué)位期間申請(qǐng)的專利82

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