大功率白光led汽车前照灯的光学设计研究

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1、SouthChinaUniversityofTechnology硕士学位论文大功率白光LED汽车前照灯的光学设计研究作者姓名许四云学科专业光学导指教师冯金垣教授所在学院物理与光电学院论文提交日期2015年4月ResearchonOpticalDesignofHigh-PowerWhiteLEDAutomobileHeadlampADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XuSiyunSupervisor：Prof.FengJinyuanSouthChinaUniversityofTechnolog

2、yGuangzhou,China分类号：学校代号：10561学号：201220124501华南理工大学硕士学位论文大功率白光LED汽车前照灯的光学设计研究作者姓名：许四云指导教师姓名、职称：冯金垣教授申请学位级别：硕士学科专业名称：光学研究方向：光电子学与光电技术论文提交日期：2015年4月20日论文答辩日期：2015年6月9日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明••所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的

3、成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名日期：年^月^日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，艮p:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在____年

4、解密后适用本授权书。s#保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“V”）作者签名：斤畔>日期指导教师签名：日期.•wd.〉摘要随着汽车照明技术的不断进步，白光LED以其寿命长、体积小、发光效率高、安全环保等优点逐渐地取代了其他光源，并在汽车前照灯系统中受到越来越广泛的应用。由于LED是全固体冷光源，发光特性与传统光源完全不同，为达到国家标准的配光要求，需对LED汽车前照灯系统进行二次光

5、学设计。因此，基于大功率白光LED的汽车前照灯系统研究具有非常重要的意义。文中在自由曲面设计以及GB25991-2010《汽车用LED前照灯》国家标准要求的基础上，对基于大功率白光LED的近光灯和远光灯系统提出了不同的设计方案。LED汽车近光灯系统的设计提出了一种新型的由变截面椭球反射器、挡板和自由曲面透镜所组成的投射式方案：设计出易实现近光灯光线分布的变截面椭球反射器，利用挡板形成清晰的明暗截止线，通过自由曲面透镜控制光线走向，合理分配LED光源能量；LED汽车远光灯系统的设计提出了一种基于全反射透镜与自由曲面阵列相结合的方案：整个LED远光系统由四个相同

6、结构的LED组件子系统呈菱形排列，其中LED组件子系统的设计方法主要是先通过全反射透镜的设计将LED光源发出的光线进行准直，再利用自由曲面阵列透镜对准直光束进行特定区域配光。系统设计中，利用非成像光学理论和能量守恒定律，LED光源发出的光线经变截面椭球反射器或全反射透镜出射后，对出射光线角度与目标照明区域建立一一对应的关系，通过折反射定律计算曲面上各点坐标，利用SolidWorks专业建模软件将所有离散点坐标拟合成曲面实体，得到自由曲面透镜和自由曲面阵列的模型。本文将上述所设计的整个系统模型导入Tracepro专业仿真软件中，进行光线追迹仿真，仿真结果表明：

7、设计得出的近光灯及远光灯系统在25m处的配光屏幕上形成了预设的光型分布，各测试点及区域的照度分布完全满足GB25991-2010的配光要求，而且系统效率很高，近光能量利用率达到80.54%，远光能量利用率达到了90.57%，远远超过国标70%的要求，有效验证了本文系统设计方案的可行性。关键字：大功率白光LED；前照灯；自由曲面；光学设计IABSTRACTAlongwiththeadvanceofautomotivelightingtechnology,whiteLEDhasbeenwidelyappliedinautomobileheadlampssyste

8、m,byitsadvantagesoflonglif