【摘要】：汽車前照燈作為汽車整體照明系統(tǒng)的一部分,也是汽車主動安全系統(tǒng)的重要組成部分。近年來,隨著社會的發(fā)展、國家節(jié)能減排的推行以及交通安全事故的頻發(fā),傳統(tǒng)意義上的前照燈已然不能滿足人們的照明需求。而LED(Light Emitting Diode,發(fā)光二極管)作為時代發(fā)展的產物,因其發(fā)光效率高、壽命長、響應時間短、控制簡單靈活等一系列優(yōu)點成為了新一代汽車綠色光源的首選,特別是近年來白光LED的技術進步和價格下跌,選用LED作為汽車前照燈光源的汽車越來越多。同時,技術的進步和人們的迫切需求也使得汽車制造商生產更復雜、更智能的汽車前照燈成為現(xiàn)實,因此設計研究智能化、功能多樣化的前照燈已成為目前車燈發(fā)展的潮流。目前來講,市面上大部分使用LED前照燈的車型,功能比較單一,基本上都只有簡單的近光以及遠光功能,而傳統(tǒng)的具有自適應功能的前照燈,其配光簡單結構復雜,智能化程度不高,適應不了如今復雜的路況。為此,本文從LED前照燈的功能多樣化、智能化方向入手,以實現(xiàn)LED前照燈的近光自適應光型和遠光矩陣式光型為設計目標進行配光設計,通過設計研究AFS(Adaptive front-lighting system)近光模組和ADB(Adaptive driving beam)遠光模組,進一步提高前照燈的智能化和集成化水平。本文主要內容概括如下:首先,本文結合汽車前照燈的發(fā)展史,針對目前國內外智能前照燈的研究背景和現(xiàn)狀,闡述了本文研究的意義和目的;其次,描述了汽車照明基本光度學理論和汽車前照燈基礎設計理論,說明了進行前照燈設計的方法和步驟;再者,介紹了目前形勢下的自適應近光和自適應遠光概念,并詳細解讀了歐洲經(jīng)濟委員會ECE R123法規(guī)中對AFS和ADB的規(guī)定;然后,使用光學設計分析軟件Lucidshape運用光型疊加法設計了具有四類光型及其對應彎道模式的AFS近光模組,以及能實現(xiàn)普通遠光和自適應遠光模式的ADB遠光模組,經(jīng)過測試對比,均符合ECE R123法規(guī)要求;最后,簡單介紹了AFS和ADB在智能LED大燈上的實現(xiàn)過程,以說明本文中智能大燈的設計理念。在AFS近光模組的設計中,采用基礎光型與和四個輔助光型疊加的方法。作為AFS的C、V、E、W四類光型的基礎,基礎光型的實現(xiàn)運用了變橢球投射式結構,加上一個對稱的自由曲面結構,通過分析四類光型的上下限值要求合理設計其光型;而四類光型的產生則都是通過根據(jù)每種光型的特點再額外設計一個自由曲面反射鏡,并將其得到的光型與基礎光型疊加來實現(xiàn)的。將四類光型的仿真結果與ECE R123法規(guī)進行對比,均滿足法規(guī)要求。在ADB遠光模組的設計中,根據(jù)ECE R123對ADB的要求,在自適應階段,采用16顆可獨立控制的燈珠,通過合理布置燈珠位置,運用兩個光型相互交叉的自由曲面透鏡結構來實現(xiàn)自適應照明;同時在自適應照明模塊的基礎上,設計了與AFS近光基礎模塊共用非球面透鏡的變橢球投射式結構作為普通遠光輔助照明,采用光型疊加的方法,實現(xiàn)了普通遠光的照明要求。仿真調試結果顯示,均滿足法規(guī)要求,且可根據(jù)實際需要自由控制光型暗區(qū)�？偟膩碚f,本文圍繞裝備AFS和ADB的LED智能大燈進行光學設計,設計出了符合法規(guī)規(guī)定的AFS和ADB光型。整個光學系統(tǒng)結構緊湊,功能豐富,基本滿足智能大燈的照明需求,同時通過本課題的研究,也將為設計通用性和功能性更強的智能大燈打下基礎。
【圖文】：

照明功能的升級兩個方向上進行分類。經(jīng)歷了從燃燒化學能源的煤油燈到使用電能的現(xiàn)代化激光大燈，汽車前照燈發(fā)展歷程如圖1-1所示。最早的前照燈是安裝在汽車上的煤油燈，它是將煤油注入位于燈具下方的油壺里，通過燈芯的虹吸作用引入燈芯頂端持續(xù)提供燃料，在燈芯后部有用于聚光的燈碗，四周也有玻璃罩防風；1905年，乙炔開始用作車燈光源，彌補了當時煤油燈亮度低、汽車電氣系統(tǒng)和白熾燈技術不成熟的缺點。1920-1960年，由于技術的突破，白熾燈逐漸應用于汽車，凱迪拉克首次將白熾燈用于汽車，這標志著汽車進入了電器照明時代。白熾燈在真空環(huán)境下利用通電發(fā)熱的鎢絲產生光輻射，發(fā)出耀眼的光芒從而達到照明效果

圖 1-3 三代海拉前照燈投影模塊[24]Fig.1-3 Three generations of Hella headlamp projection module[24]的 AFS 系統(tǒng)都是以傳統(tǒng)的鹵素燈或者氣體放電燈為光源的，因傳統(tǒng)光源性和體積過大的限制，這些 AFS 系統(tǒng)的控制方式大多為隨動式，即通過燈的主體結構來實現(xiàn)光束角度的變化,這也就間接導致了汽車大燈故障率一定的安全隱患；或者采用多塊遮光板實現(xiàn)多種模式的變換，這種設計燈追求結構簡單可靠和功能多樣化的矛盾，不利于整個前照燈的設計。源技術的出現(xiàn)和發(fā)展，這為智能大燈的設計提供了一個很好的思路。不過D 芯片單元的發(fā)光亮度有限，所以一般來說汽車前照燈采用點陣式或者矩源來達到法規(guī)對亮度要求[26]，而 LED 自適應前照燈借助于 LED 技術的成應前照燈技術的積累得以迅猛發(fā)展。說 LED 前照燈給設計師提供了更高的造型自由度，那么矩陣式前照燈更汽車照明變得更加智能，讓駕駛者能夠專注于享受駕駛，，也讓道路交通
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U463.65

【參考文獻】

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本文編號：2623989