现代汽车前照灯配光设计技术初探——自由曲面前照灯光学系统

叙述当今普遍流行的汽车照明系统-自由曲面照明系统,并就系统构成和设计方法进行了分析.针对自由曲面照明系统的两大技术要点,介绍了自己的认识和实践经验.     

汽车前照灯的光型模拟

文章在已知Ｈ４卤钨灯的空间配光分布后,采用光通转移法、对抛物面反射器,计算配光屏上的照度分布。     

汽车前照灯的检测方法

随着国家对汽车灯近光检测的要求提高，各个车辆检测站、汽车生产厂家纷纷上马近光检测项目，本文介绍了一种利用CCD摄像机和光电池结合进行远近光检测的技术原理和实现，并且和目前市场上其它类型的方法进行了比较。     

FFR汽车前照灯的光学设计

由于汽车的造型很大程度上取决于前灯，自由曲面反射器成为反射器的发展趋一文给出了用于近光灯的自由曲面反射器的一种设计方案。我们把反射器表面分成１５个区域，每个区域包含若干小面元，利用反射器映像来分析光分布。     

自由曲面前照灯的近光配光设计

汽车设计上的新变化使自由曲面前照灯成为车灯设计的主流,自由曲面前照灯的配光设计是一个具有挑战性的研究课题.可以通过特定的自由反射曲面实现预期的照明效果.该文介绍了自由曲面前照灯的设计思想和步骤,基于光线追踪原理对自由曲面反射镜的近光配光设计进行了理论分析,利用Tracepro软件对H7光源进行了自由曲面反射镜设计,并给...     

自由曲面前照灯配光设计系统数据接口的开发

规范化的数据接口可以实现作者开发的基于Bezier曲面形式的自由曲面前照灯设计系统与其它通用的CAD/CAM系统之间的数据通讯。基于计算机辅助几何设计（CAGD）的有关原理，实现了Bezier曲面形式下的曲面网格空间点坐标向控制顶点坐标的反算，完成了曲面从Bezier形式向NURBS形式的转换，从而可将调整好并且达到配光要求的曲面网格以标准的IGES文件格式输出，以供其它CAD/CAM系统使用。     

汽车前照灯清洗器的设计

介绍了汽车前照灯清洗器的工作方法,分析了其工作原理,并针对某种车型的前照灯清洗器喷嘴进行了主要结构参数的设计。建立了清洗器三维计算模型,做了喷射速度的仿真分析,仿真结果为清洗器的设计与优化提供了重要的参考依据。     

B样条曲面在汽车前照灯设计中的应用

Ｂ样条曲面的特点决定了其在汽车灯具设计方面能够被广泛应用。本文首先简介了Ｂ样条曲面的数学原理及其特点，然后结合作者开发的应用于自由曲面反射器ＦＦＲ（Ｆｒｅｅ Ｆｏｒｍ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）前照灯设计的程序，介绍了程序内容和验证方法，最后总结了ＦＦＲ的设计方法及步骤。     

一种LED汽车前照灯驱动电路设计

介绍一款采用AT9933芯片的PWM恒流LED汽车前照灯驱动电路,其驱动、拓扑和调光方式分别采用开关型变换器、Boost—buck拓扑和PWM调光方式。负载采用8颗1W大功率白光LED串联。实验结果表明,当输入电压在9～16V之间变化时,输出恒流大小为342mA,电流精度达2．3％;当输入电压为12V时,输出电压为25．12V,电路转换效率达80．44％。     

投影灯的光学设计

一般来说,有两种类型的汽车前照灯,一种是自由曲面反射器的前大灯,还有一种是投影式前照灯.近几年,随着汽车工业的发展,投影式前照灯得到了越来越广泛的使用,特别是用于中高档轿车上.由于投影式前照灯与其他类型的车灯相比,尺寸要小很多.因此可以很方便的用在AFS自适应前照系统上.而且,一般投影式前照灯采用HID做光源,同时提高了照明的质量以及舒适度.本文主要介绍投影灯的结构,同时讨论反射面、非球面透镜以及挡板的光学设计.最后还将给出模拟之后的效果.     

基于LED光源的大型客车前照灯设计

LED作为优质前照灯光源已在部分豪华轿车上使用,但在大型客车前照灯上的应用鲜有报道。相比小轿车,大型客车的结构特点非常有益于LED前照灯的光学和散热系统设计,因此更具技术和成本优势。以一款大型客车前照灯的LED光源替换设计为例,给出了各部分设计思路和实现方案,并对设计模型进行了计算验证分析,各项指标均满足国标要求。方案中利用传统的抛物面反射镜和柱状透镜进行组合光学设计,具有设计简单、易于加工和安装的典型特点,有利于大型客车LED前照灯的推广应用。     

LED汽车前照灯散热研究现状

随着大功率白色LED的光通量进一步提高,LED在汽车灯具应用中必将逐渐取代传统的白炽灯和卤钨灯,成为汽车照明的“第四代”光源。但目前LED运用于汽车前照灯还面临许多技术难点,其中较难克服的一部分是LED灯具的散热问题。该文介绍了已有的LED前照灯的散热解决方法,论述了当前散热方案存在的问题以及今后改善散热问题的方向。     

基于光源利用率的投影式汽车前照灯近光配光设计

由于常用旋转或复合椭球面的投影式前照灯多采用反射器和挡板的近光配光方式,具有光源利用率较低的不足,为此本文研究了一种变焦点的椭球面反射器设计方法,该方法通过改变反射器曲面的焦点和参数来构造一种基于无挡板的投影式汽车前照灯近光反射器.本文首先分析了投影式椭球面反射器光源与焦点位置关系对近光光配的影响变化规律,其次阐述了变焦点椭球面反射器的设计基本原理,然后建立了具有五个区域的反射器椭球面的三维方程式,并构造了椭球面上经纬线的变化函数,通过在MATLAB中计算得到曲面上空间点分布,将空间点分布导入三维软件Rhino中得到椭球面反射器三维模型,最后将三维模型导入光学软件LucidShape中,进行光学模拟,结果表明与传统设计方法相比,采用该方法设计的汽车前照灯反射器的近光光利用率可提高20％以上,且水平方向照射范围在±20°以上,满足GB4599—2007汽车用灯丝灯泡前照灯法规要求.     

汽车灯具道路照明仿真显示

随着计算机图形学和计算机CAD技术的发展，人们开发了汽车灯具道路照明仿真程序来模拟汽车前照灯在真实场景中的照明效果。本文介绍了两种方法：基于反射系数的模拟和基于真实场景的模拟。最后，本文还探讨了该模拟软件在改进AFS系统中的应用。     

汽车HID电子镇流器高压启动电路及控制策略

汽车HID前照灯因瞬间快速启动的要求需要13~25 kV的高压,为了减小电路体积,基于对国内外现有方案的分析,提出了三倍压整流电路和能量压缩的高压启动电路。采用恒电压闭环控制和电流接管电路并在启动后引入低频电流积分控制方法保证了可靠的辉弧过渡,自动适应不同的启动条件和老化程度。在启动阶段加入启动方向随机选择程序,缓解了电极过快烧损且保证了电极烧损的对称性,延长HID前照灯的使用寿命。采用PLC编程进行4万次开关试验的结果表明,该启动电路能可靠完成HID前照灯的启动要求,可靠点灯且灯泡电极无明显的烧损,延长前照灯的使用寿命。     

LED隧道灯透镜的全偏光设计

运用非成像光学理论,基于LED能量网格划分的方法设计了一种全偏光的LED隧道灯透镜。该设计方法不仅具有传统偏光透镜中能量利用率高的优点,并且在保持高亮度均匀度的前提下,能有效地降低道路照明中眩目的影响。在照明分析软件DtALux中验证了该透镜,其配光曲线实现了UE=0．88,UO=0．86,UL=0．91,TI=6的良好照明效果。     

实现LED台灯均匀照明的自由曲面透镜仿真设计

针对LED台灯照明区域照度均匀度不足的现状,提出了利用自由曲面透镜实现二次光学配光的方法。基于光源的朗伯光学特性,建立理想LED点光源与照明区域的余弦拓扑关系,并依据Snell定律通过MATLAB编程迭代计算自由曲面的母线。利用Tracepro光学软件仿真分析了光源实际尺寸对配光效果的影响,并探讨了透镜尺寸与配光效果的关系。经仿真优化的自由曲面透镜,实现发光半径2mm的LED光源在台灯要求的照明区域上均匀度（最小值/最大值）达到95%,同时光的利用效率提高20%以上。     

投射式汽车前照灯反射器椭圆曲面的设计

针对投射式汽车前照灯光源利用率不高的缺点及近光光型水平方向约±20°的照射范围要求,提出以变椭圆轮廓的方法设计投射式前照灯的反射器曲面,分析了椭圆轮廓曲线对投射式前照灯配光的影响,给出了椭圆曲线的轴长变化规律,通过计算拟舍得到了光滑的变椭圆反射面。在光学软件Lucidshape中对该变椭圆反射面构成的投射式前照灯光学系统的模拟结果表明,采用该变椭圆反射面比复合椭球面的光源利用率提高了10％左右,光型水平方向照射范围在±20°以上,能满足近光光型“宽而不高”的特点。