【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(dòng)安全系統(tǒng)的重要組成部分。近年來,隨著社會(huì)的發(fā)展、國(guó)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(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物,因其發(fā)光效率高、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)時(shí)間短、控制簡(jiǎn)單靈活等一系列優(yōu)點(diǎn)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(shù)進(jìn)步和價(jià)格下跌,選用LED作為汽車前照燈光源的汽車越來越多。同時(shí),技術(shù)的進(jìn)步和人們的迫切需求也使得汽車制造商生產(chǎn)更復(fù)雜、更智能的汽車前照燈成為現(xiàn)實(shí),因此設(shè)計(jì)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(jiǎn)單的近光以及遠(yuǎn)光功能,而傳統(tǒng)的具有自適應(yīng)功能的前照燈,其配光簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜,智能化程度不高,適應(yīng)不了如今復(fù)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(shí)現(xiàn)LED前照燈的近光自適應(yīng)光型和遠(yuǎn)光矩陣式光型為設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行配光設(shè)計(jì),通過設(shè)計(jì)研究AFS(Adaptive front-lighting system)近光模組和ADB(Adaptive driving beam)遠(yuǎn)光模組,進(jìn)一步提高前照燈的智能化和集成化水平。本文主要內(nèi)容概括如下:首先,本文結(jié)合汽車前照燈的發(fā)展史,針對(duì)目前國(guó)內(nèi)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(xué)理論和汽車前照燈基礎(chǔ)設(shè)計(jì)理論,說明了進(jìn)行前照燈設(shè)計(jì)的方法和步驟;再者,介紹了目前形勢(shì)下的自適應(yīng)近光和自適應(yīng)遠(yuǎn)光概念,并詳細(xì)解讀了歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)ECE R123法規(guī)中對(duì)AFS和ADB的規(guī)定;然后,使用光學(xué)設(shè)計(jì)分析軟件Lucidshape運(yùn)用光型疊加法設(shè)計(jì)了具有四類光型及其對(duì)應(yīng)彎道模式的AFS近光模組,以及能實(shí)現(xiàn)普通遠(yuǎn)光和自適應(yīng)遠(yuǎn)光模式的ADB遠(yuǎn)光模組,經(jīng)過測(cè)試對(duì)比,均符合ECE R123法規(guī)要求;最后,簡(jiǎn)單介紹了AFS和ADB在智能LED大燈上的實(shí)現(xiàn)過程,以說明本文中智能大燈的設(shè)計(jì)理念。在AFS近光模組的設(shè)計(jì)中,采用基礎(chǔ)光型與和四個(gè)輔助光型疊加的方法。作為AFS的C、V、E、W四類光型的基礎(chǔ),基礎(chǔ)光型的實(shí)現(xiàn)運(yùn)用了變橢球投射式結(jié)構(gòu),加上一個(gè)對(duì)稱的自由曲面結(jié)構(gòu),通過分析四類光型的上下限值要求合理設(shè)計(jì)其光型;而四類光型的產(chǎn)生則都是通過根據(jù)每種光型的特點(diǎn)再額外設(shè)計(jì)一個(gè)自由曲面反射鏡,并將其得到的光型與基礎(chǔ)光型疊加來實(shí)現(xiàn)的。將四類光型的仿真結(jié)果與ECE R123法規(guī)進(jìn)行對(duì)比,均滿足法規(guī)要求。在ADB遠(yuǎn)光模組的設(shè)計(jì)中,根據(jù)ECE R123對(duì)ADB的要求,在自適應(yīng)階段,采用16顆可獨(dú)立控制的燈珠,通過合理布置燈珠位置,運(yùn)用兩個(gè)光型相互交叉的自由曲面透鏡結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)照明;同時(shí)在自適應(yīng)照明模塊的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了與AFS近光基礎(chǔ)模塊共用非球面透鏡的變橢球投射式結(jié)構(gòu)作為普通遠(yuǎn)光輔助照明,采用光型疊加的方法,實(shí)現(xiàn)了普通遠(yuǎn)光的照明要求。仿真調(diào)試結(jié)果顯示,均滿足法規(guī)要求,且可根據(jù)實(shí)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(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出了符合法規(guī)規(guī)定的AFS和ADB光型。整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,功能豐富,基本滿足智能大燈的照明需求,同時(shí)通過本課題的研究,也將為設(shè)計(jì)通用性和功能性更強(qiáng)的智能大燈打下基礎(chǔ)。
【圖文】：

照明功能的升級(jí)兩個(gè)方向上進(jìn)行分類。經(jīng)歷了從燃燒化學(xué)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(fēng)；1905年，乙炔開始用作車燈光源，彌補(bǔ)了當(dāng)時(shí)煤油燈亮度低、汽車電氣系統(tǒng)和白熾燈技術(shù)不成熟的缺點(diǎn)。1920-1960年，由于技術(shù)的突破，白熾燈逐漸應(yīng)用于汽車，凱迪拉克首次將白熾燈用于汽車，這標(biāo)志著汽車進(jìn)入了電器照明時(shí)代。白熾燈在真空環(huán)境下利用通電發(fā)熱的鎢絲產(chǎn)生光輻射，發(fā)出耀眼的光芒從而達(dá)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?zé)艋蛘邭怏w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(dòng)式，即通過燈的主體結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)光束角度的變化,這也就間接導(dǎo)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(shí)現(xiàn)多種模式的變換，這種設(shè)計(jì)燈追求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠和功能多樣化的矛盾，不利于整個(gè)前照燈的設(shè)計(jì)。源技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，這為智能大燈的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)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(diǎn)陣式或者矩源來達(dá)到法規(guī)對(duì)亮度要求[26]，而 LED 自適應(yīng)前照燈借助于 LED 技術(shù)的成應(yīng)前照燈技術(shù)的積累得以迅猛發(fā)展。說 LED 前照燈給設(shè)計(jì)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?qū)Ｗ⒂谙硎荞{駛，，也讓道路交通
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U463.65

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本文編號(hào)：2623989