白光LED應(yīng)用于汽車前照燈照明中的研究.pdf

1、發(fā)光二極管(LED,Light Emitting Diode)的出現(xiàn),被人們認(rèn)為是在照明領(lǐng)域繼愛迪生發(fā)明鎢絲燈泡一個(gè)世紀(jì)之后,又一項(xiàng)具有革命性意義的進(jìn)展。與此同時(shí),由于空氣動(dòng)力學(xué)和汽車造型的需求,汽車前部位置越來越低且呈流線型,為前照燈預(yù)留的高度空間越來越小,而為滿足汽車照明的智能化和人性化需求,光型根據(jù)路況和天氣等因素自動(dòng)變換的自適應(yīng)前照燈(AFS,AdaptiveFrontlighting System)也逐漸成為車輛的熱點(diǎn)之一。L

2、ED光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、模塊化的優(yōu)點(diǎn),恰好能滿足上述車燈發(fā)展的趨勢(shì),因此在汽車前照燈照明上具有巨大的應(yīng)用潛力。然而,作為一種全新的發(fā)光模式,LED存在著光度學(xué)、色度學(xué)方面的新問題,并且對(duì)傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)方法也提出了挑戰(zhàn)和創(chuàng)新的需求,因此雖然LED在汽車信號(hào)燈等照明方面的應(yīng)用由來己久,但完全進(jìn)入前照燈照明領(lǐng)域還需要一段時(shí)間。
　　 本論文從光度學(xué)、色度學(xué)和光學(xué)三方面,探討了LED在汽車前照燈中應(yīng)用的潛在問題及可行性,以前霧燈為例進(jìn)行了前

3、照燈光學(xué)設(shè)計(jì),并在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的樣件進(jìn)行測(cè)試和對(duì)比驗(yàn)證。在光度學(xué)方面,通過選擇不同色溫、不同光譜組成、不同白光生成方式的LED,結(jié)合傳統(tǒng)的鹵鎢燈和HID燈,研究在不同理論基礎(chǔ)下的中間視覺模型中有效光能量的變化,證實(shí)在中間視覺條件下,光譜組成恰當(dāng)?shù)腖ED與傳統(tǒng)鹵鎢燈相比具有更高光效能。并對(duì)數(shù)據(jù)歸納總結(jié),利用S/P值(即光源在暗視覺和明視覺條件下有效光通之比)預(yù)測(cè)待評(píng)估光源在不同亮度水平下與參考光源相比較的相對(duì)效用,可以作為光源在中間視覺條件

4、下實(shí)際性能預(yù)測(cè)的依據(jù)。在色度學(xué)方面,本論文根據(jù)對(duì)LED照射下,交通標(biāo)志顏色偏移情況的分析,證實(shí)大多數(shù)熒光粉型白光LED不會(huì)對(duì)交通標(biāo)志的正確辨認(rèn)產(chǎn)生影響,但是對(duì)熒光粉型白光LED的藍(lán)峰位置必須有一定限制,建議不低于450nm。在光利用率方面的研究,根據(jù)傳統(tǒng)包角、光通利用率、系統(tǒng)允許誤差和燈絲映像等方法的計(jì)算推導(dǎo),創(chuàng)新的提出了針對(duì)LED獨(dú)特的發(fā)光形式和空間光強(qiáng)分布的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)了基于復(fù)合拋物線的反射面、反射和投影模式的LED前霧燈

5、,驗(yàn)證了關(guān)于短焦距拋物面誤差精度的分析,以及光源成像和空間能量分布在反射鏡不同位置的分析,充分利用LED的光強(qiáng)分布,完成能量有效合理利用,實(shí)現(xiàn)預(yù)期理論模擬效果,從而從理論和實(shí)踐上驗(yàn)證了本論文提出的LED前照燈光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式切實(shí)可行。
　　 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)在于:
　　 1.對(duì)傳統(tǒng)拋物線型反射鏡進(jìn)行修正,提出利用復(fù)合拋物線和拋物面用于LED光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì),能明顯降低LED安裝位置的精度要求,并用相對(duì)簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)多種配光形式