本文關(guān)鍵詞：LED汽車前照燈的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

  更多相關(guān)文章： LED汽車前照燈 光學(xué)設(shè)計(jì) 自由曲面 優(yōu)化

【摘要】：隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,社會和市場對新能源汽車有了巨大的需求,作為新能源的創(chuàng)新制高點(diǎn),LED是可以減少電力消耗的綠色光源,具有節(jié)能耐用更安全的優(yōu)勢,并且自由的車燈造型還能為汽車整體增色。LED照明已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車前照燈的發(fā)展趨勢,但由于LED的發(fā)光特性與傳統(tǒng)光源完全不同,現(xiàn)有的照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)無法達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的配光要求,需要對LED系統(tǒng)進(jìn)行二次光學(xué)設(shè)計(jì)。由此,LED汽車前照燈的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究具有十分重要的意義。文中對GB25991-2010《汽車用LED前照燈》的要求進(jìn)行了分析和總結(jié),針對遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)提出了由菲涅爾準(zhǔn)直透鏡與微自由曲面陣列相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法:與前人的研究方案中的全反射透鏡相比,設(shè)計(jì)菲涅爾透鏡來作為準(zhǔn)直系統(tǒng),光線需要經(jīng)過更長的光程才到達(dá)全反射面,更有利于本文將LED作為點(diǎn)光源進(jìn)行設(shè)計(jì)的前提,并且減小了光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸和重量,節(jié)省了成本。準(zhǔn)直后的光束再經(jīng)過微自由曲面陣列結(jié)構(gòu)進(jìn)行配光處理分布到特定照明區(qū)域,整個遠(yuǎn)光系統(tǒng)由三個相同的模組呈正三角形排列,仿真結(jié)果表明,遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)的光能利用率高達(dá)了新的高度90.58%;近光燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了一種由變焦距橢球反射器、自由曲面透鏡、遮光板和反射面底板組成的方案:變焦距橢球反射器實(shí)現(xiàn)了近光光型水平方向長、垂直方向短的分布特點(diǎn);遮光板設(shè)計(jì)成曲面,抵消透鏡畸變的影響,形成15°清晰且筆直的明暗截止線,防止產(chǎn)生眩光;自由曲面透鏡控制光線走向,合理分配光能形成近光分布。通過改變夾角間隔優(yōu)化反射器的設(shè)計(jì),同時用反射面底板將被遮光板擋住的光再次利用,優(yōu)化結(jié)果表明,近光燈系統(tǒng)光線利用率提高了近8%,達(dá)到了84.87%,相比于前人研究中最高光效的投射型近光系統(tǒng),光能利用率提高了近5%。兩個系統(tǒng)均在25m遠(yuǎn)處的接收屏上形成了預(yù)設(shè)的光型分布,各測試點(diǎn)的照度值完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求,證明該方案可行、有效,解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中存在的問題,并且提高了系統(tǒng)光能利用率。
【關(guān)鍵詞】：LED汽車前照燈 光學(xué)設(shè)計(jì) 自由曲面 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.651
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題的研究意義10-11
• 1.2 汽車照明光源的變遷11-12
• 1.3 LED汽車前照燈的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 LED汽車前照燈在國外的應(yīng)用12-15
• 1.3.2 LED汽車前照燈在國內(nèi)的應(yīng)用15-16
• 1.4 課題研究存在的問題16-18
• 1.5 主要研究內(nèi)容和章節(jié)結(jié)構(gòu)組織18-20
• 第二章 汽車前照燈配光標(biāo)準(zhǔn)及光學(xué)系統(tǒng)分析20-26
• 2.1 LED汽車遠(yuǎn)光燈的配光標(biāo)準(zhǔn)20-21
• 2.2 LED汽車近光燈的配光標(biāo)準(zhǔn)21-23
• 2.3 汽車前照燈的常用光學(xué)系統(tǒng)23-25
• 2.3.1 反射型光學(xué)系統(tǒng)23-24
• 2.3.2 投射型光學(xué)系統(tǒng)24-25
• 2.3.3 混合型光學(xué)系統(tǒng)25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 光學(xué)設(shè)計(jì)的相關(guān)理論26-38
• 3.1 LED光源的原理與選取要求26-29
• 3.2 光學(xué)基礎(chǔ)理論29-33
• 3.2.1 非成像光學(xué)理論29-31
• 3.2.2 光學(xué)擴(kuò)展量31
• 3.2.3 光學(xué)擴(kuò)展量守恒31-33
• 3.3 自由曲面的設(shè)計(jì)33-36
• 3.3.1 自由曲面的概念33-34
• 3.3.2 自由曲面的設(shè)計(jì)思路34-36
• 3.4 相關(guān)工具軟件簡介36
• 3.5 LED前照燈的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程36-37
• 3.6 本章小結(jié)37-38
• 第四章 LED汽車遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)38-56
• 4.1 遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)38-39
• 4.2 準(zhǔn)直系統(tǒng)設(shè)計(jì)39-46
• 4.2.1 菲涅爾準(zhǔn)直透鏡40
• 4.2.2 菲涅爾透鏡準(zhǔn)直系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路40-45
• 4.2.3 菲涅爾透鏡模型及仿真分析45-46
• 4.3 微自由曲面陣列的設(shè)計(jì)46-51
• 4.4 遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析51-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第五章 LED汽車近光燈系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)56-74
• 5.1 近光燈系統(tǒng)方案的選擇56-58
• 5.2 投射型LED汽車近光燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)58
• 5.3 變焦距橢球反射器58-63
• 5.3.1 變焦距橢球反射器的設(shè)計(jì)思路59-62
• 5.3.2 反射器模型仿真62-63
• 5.4 自由曲面配光透鏡63-67
• 5.4.1 自由曲面透鏡的設(shè)計(jì)思路63-67
• 5.4.2 配光透鏡模型仿真67
• 5.5 遮光板67-68
• 5.6 近光燈系統(tǒng)優(yōu)化與仿真68-73
• 5.7 本章小結(jié)73-74
• 課題總結(jié)與工作展望74-76
• 課題總結(jié)74-75
• 工作展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果79-80
• 致謝80-81
• 附件81

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本文編號：953414