LED汽車前照燈散熱機理與模擬

1 led光源與燈具設計 設計報告 作品名稱：led汽車前照燈 2 目錄 一、前言.................................................................................................3 二、發(fā)光二極管簡介..............................................................................3 三、汽車前照燈概述..............................................................................4 四、tracepro仿真設計......................................................

依據(jù)gb4785-1998選擇偏藍成分較少的暖白色led光源,采用多橢球反射杯、擋光板和非球面透鏡的投射式系統(tǒng),設計出一套led汽車前照燈.其中每個led光源都有各自獨立的光學系統(tǒng),設計了消球差的非球面透鏡和平面擋光板,模擬分析了多橢球反射杯垂直截面橢圓和水平截面橢圓的最佳焦距.采用3個單個led光學系統(tǒng)構成近光系統(tǒng),在近光的基礎上增加4個單個led光學系統(tǒng)構成遠光系統(tǒng),其近光系統(tǒng)明暗截止線很清晰且近光和遠光系統(tǒng)配光性能的模擬結果都滿足gb4599-94要求.

要實現(xiàn)led作為汽車綠色節(jié)能照明的目標,必須解決led高效率散熱的問題.因此,減小led前大燈工作溫度對光衰和壽命的影響是必須解決的技術難題.著重討論大功率led應用在汽車大燈上解決散熱和光衰的思路和方法,并且對比分析試驗樣件和目標產(chǎn)品上獲得相關數(shù)據(jù).

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根據(jù)非成像光學和光度學理論,針對led光源的發(fā)光特性和汽車造型設計要求,分析了影響拋物反射器能量利用率的幾何參數(shù),導出了拋物反射器的光能利用率與反射器的口徑、收光角及拋物鏡主軸相對led光源的角度的解析關系式。分析結果表明,反射器單位口徑的光能利用率隨口徑的變化并非單調(diào),而是存在著峰值,當收光角為70.53°時,單位口徑收光效率最大值;對一定光學擴展量的拋物反射器,通過旋轉led光源,可以進一步提高光能利用率;拋物反射器的收光角不同,最佳的旋轉角度也不同。tracepro仿真模擬結果與理論分析結論基本一致,所得結果為拋物反射器的優(yōu)化設計提供了理論依據(jù)。

基于近年來白光led的發(fā)展,應用led光源來設計汽車前照燈已成為可能。雖然led的輸出光通量在逐步提高,但它仍不能完全滿足汽車前照燈的特殊要求。本文主要討論了汽車前照燈的光學特性、光學設計原則、光強分布和集中性的要求,以及駕駛安全和客戶需求,同時通過與傳統(tǒng)的鹵鎢燈泡的比較,分析了在汽車前照燈中應用led光源時的一些特殊問題,尤其是光學徑角性(etendue)的定義,最后提出了汽車前照燈應用led光源的一些準則。

led光源作為汽車照明系統(tǒng)的一門關鍵技術,led汽車前照燈的配光設計是一個具有挑戰(zhàn)性的研究課題。根據(jù)光通量及色度指標的要求選擇led光源,采用拋物面反射器并結合兩者的偏移與旋轉來分析光分布。每個led光源擁有獨立的光學系統(tǒng),并負責配光屏上不同區(qū)域的照度,近光系統(tǒng)采用8個led,遠光系統(tǒng)采用10個led。用catia三維設計軟件畫出組合反射器模型圖,通過光學軟件tracepro反復調(diào)用不同的模型來追跡光線得到最后的配光效果。設計中無需配光鏡、擋光板以及復雜的計算程序,設計周期短、配光效果好,給出的配光模擬照度值完全符合最新出臺的gb4599-2007標準。

中華人民共和國國家標準gb4599—94 汽車前照燈配光性能 photometriccharacteristics代替gb4599—84 ofheadlampsformotorvehicles 1主題內(nèi)容與適用范圍 本標準規(guī)定了汽車前照燈配光性能、試驗方法和檢驗規(guī)則。 本標準適用于m、n類汽車使用的各種類型的前照燈。 2引用標準 gb4785汽車及掛車外部照明和信號裝置的數(shù)量、位置和光色 3術語 3．1配光 燈具發(fā)射可見光的光度（照度或發(fā)光強度等）分布。 3．2近光 當車輛前方有其他道路使用者時，不致使對方眩目或有不舒適感所使用的近 距離照明光束。 3．3遠光 當車輛前方無其他道路使用者時，所使用的遠距離照明光束。 3．4配光鏡 根據(jù)配光性能要求，由一種或一種以上的光學單元組合的透鏡。

汽車前照燈近光高度調(diào)節(jié)的設計

從afs的性能特點入手,通過核心芯片的選用、控制系統(tǒng)的構建,概要介紹新型的汽車前照燈照明系統(tǒng)設計的要點。重點闡述汽車前照燈照明系統(tǒng)架構技術方案的確定,介紹具有自適應功能的智能照明控制系統(tǒng)結構圖及程序流程圖,對應硬件、軟件編程等對實施系統(tǒng)控制的影響。闡述降低響應時間和轉角誤差、提高精度、可靠性和穩(wěn)定性等的目標值和要點,以滿足產(chǎn)品開發(fā)和維護的技術要求。

自由曲面前照燈是最具發(fā)展?jié)摿Φ那罢諢糁?。自由曲面前照燈的反射器是無法用數(shù)學方程來描述的自由曲面,其設計一直是前照燈設計中的一個難點。研究用計算機仿真設計來進行自由曲面前照燈的設計。其主要內(nèi)容包括光源建模、自由曲面反射器的設計和前照燈照明效果模擬三大部分。論文給出了設計實例結果。

從大功率led汽車前大燈的構造入手,采用風冷為主要的散熱方式,設計了3種帶有不同翅片的散熱裝置。通過更換基板和散熱翅片的材料,對這3種散熱裝置的溫度場進行模擬,結果表明,合理的散熱器翅片的排布、較大的散熱面積和散熱器材料的選擇,在設計過程中起著至關重要的作用,可有效解決車載大功率led光源由于溫度過高而引起的光通量和壽命降低的問題。

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汽車前照燈的光形檢測是保證汽車夜間安全行使的重要因素。伴隨著嵌入式系統(tǒng)和ccd器件的廣泛應用,采用嵌入式平臺與ccd的搭配進行前照燈的檢測就成了一個經(jīng)濟實用的好方法。將采集來的圖像與標準進行對比,校驗出兩者之間的位置差異,從而調(diào)整待測燈光形位置與標準吻合。處理結果表明該系統(tǒng)完全滿足汽車前照燈光形檢測的性能要求。與傳統(tǒng)方法相比,此種方法的集成化、智能化程度更高。

opticaldesignforhighlightledheadlamp tiechenggao 1 ,yanjinai 2 ,yulanli 3 1engineeringresearchcenterofsolid-statelighting（engineeringresearchcenterofhighpowersolidstatelightingapplication system,ministryofeducation;tianjinsolidstatelightingtechnicengineeringcenter),schoolof informationandcommunicationengineering,tianjinpolytechnicuniversity,tianjin,

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在汽車工業(yè)飛速發(fā)展與人們生活水平日益提高的今天,led前照燈的體積小、機械強度高、使用壽命長、節(jié)能、平面化、智能化等優(yōu)點是傳統(tǒng)前照燈所不能及的。

介紹了光輻射安全的基本概念和理論基礎,分析了led汽車前照燈光輻射安全的標準化情況,研究了led汽車前照燈光輻射的主要危害來源,在此基礎上,重點分析了led汽車前照燈光輻射的藍光危害,提出其藍光危害的快速評價方法及測量方法。

介紹了led汽車前照燈應用概況,說明了led汽車前照燈存在的問題,給出了開發(fā)緊湊型led前照燈的建議,并對led汽車前照燈的前景進行了展望。

眾所周知,汽車前照燈是保障汽車安全運行的重要部件之一。近幾年來,隨著照明光源技術的進步,汽車前照燈經(jīng)歷了一個從白熾燈到鹵素燈再到高強度的氣體放電燈(hid)的發(fā)展過

高亮度發(fā)光二極管(下稱hbled)作為光電半導體器件,已經(jīng)廣泛應用到指示、顯示、照明等領域。業(yè)內(nèi)人士普遍預期hbled將在汽車照明領域得到普遍應用。當前,在汽車照明與信號燈具方面,如轉向燈、牌照燈、剎車燈等方面確實有較多車型已經(jīng)應用了led燈具,但在前照燈領域的應用至今依然鮮有,僅奧迪a8l等極少數(shù)車型采用。此現(xiàn)狀與普遍預期的差距固然有材料成本因素,但是hbled單模塊功率不足和大功率應用熱管理要求高這兩個技術瓶頸仍是未能廣泛應用的關鍵。筆者通過深入了解現(xiàn)代汽車對前照燈的性能要求,就以上兩個關鍵問題進行一些探討。