自由曲面汽车前照灯光学透镜设计方法

汽车前大灯设计

汽车前大灯设计车灯是汽车关键部件之一，它不仅对汽车的外观有画龙点睛的作用，而且直接影响行车的舒适性和安全性。车灯既是汽车的功能件，又是其外观件，一辆车的车灯就像人的眼睛，能传递它的精神和内涵，也是整车设计的点睛之笔，能体现汽车的品味，其造型设计的意义就在于彰显汽车的气质。随着汽车制造技术的不断发展和进步，作为汽车主要的照明和信号装置的汽车车灯技术不断更新。在汽车车灯新产品的研究开发过程中，逆向工程技术和思想越来越受到重视。车灯产品的造型大致可以分为数据测量、三维建模和结构设计三个阶段。目录 1 引言 (2) 2 汽车车灯设计技术................................ 错误!未定义书签。 2.1 车灯的分类 (2) 2.2车灯的发展史 (2) 3 逆向工程技术概述 (4) 3.1逆向工程简介 (4) 3.2 逆向工程的应用现状 (4) 3.3 逆向工程的一般流程 (5) 3.4 逆向工程的关键技术 (5) 4 逆向工程技术及应用 (7) 4.1 数据采集 (7) 4.2 数据处理 (8) 4.3 模型重构 (13) 5 汽车前大灯的逆向设计 (18) 5.1 前大灯的数据采集 (18) 5.2 前大灯点云数据处理 (19) 5.3 前大灯 CAD 模型构建 (22) 5.3.1重构前的准备工作 (22) 5.3.2以结构体为主的底座的构建 (22) 5.4 CAD 模型检验 (24) 5.4.1灯罩大面的曲面品质分析 (24) 5.4.2底座的拔模检查与调整 (25) 5.4.3装配干涉检查 (25)

1 引言随着汽车设计和制造工艺的进一步提高，车灯不再只是汽车的一个照明部件，还是这车设计的点睛之笔，时髦的汽车车灯集实用性和装饰性为一体，且更注重于整车的审美风格保持一致，它最能体现汽车的品位，越是个性化车、高档车，越注重车灯的设计及品质。本文就对车灯的分类及发展史、逆向工程的概念、应用现状、关键技术和一般流程，以及汽车前大灯的逆向设计做了简要概述，并阐述了本文的研究内容。 2 汽车车灯设计技术随着汽车工业的发展，各种款式的轿车不断涌现，汽车速度不断提高，对汽车灯具设计的要求也越来越高。尤其是前照灯系统，不仅要效率高，还要解决夜间行车的眩目问题。以前的车灯设计方法是依靠个人的经验和大量的实验，但这已远远跟不上灯具设计需求的速度和越来越严格的车灯照明标准。因此国外已有人利用计算机对汽车灯具进行仿真设计，从而大大加快了灯具的开发进度。在国内，这方面的研究还远落后于国外。 2.1 车灯的分类车灯按照用说途分照明灯和信号灯两大类。照明灯又分为外照明灯和内照明灯，信号灯也分为外信号灯和内信号灯，如图2.1所示。图2.1 车灯分类外照明灯除了牌照灯之外，主要作用是为本车驾驶员提供路面照明，外信号灯则是为方便其它车辆驾驶员识别本车轮廓和判断本车动向而设置的，其中转向指示灯和动灯是极重要的信号指示灯，它对于汽车行驶安全至关重要。在这些灯中，属于强制性检验的有外照明灯和外信号灯，因为这些灯是行车安全的关键部件。

LED准直照明的自由曲面透镜设计

LED准直照明的自由曲面透镜设计 Jin-Jia Chen, Te-Yuan Wang, Kuang-Lung Huang, Te-Shu Liu, Ming-Da Tsai, and Chin-Tang Lin 1、电气工程学院国立彰化师范大学系，士达路，彰化50074，台湾 2、光电与能源工程，明道大学，369文华路，Peetow，彰化52345，台湾 * jjchen@https://www.360docs.net/doc/de37608.html,.tw 摘要：我们提出一个简单的镜头自由曲面设计方法应用到LED照明的准直。该方法是从基本的几何光学分析及施工方法得出。通过使用这种方法，一个高度准直透镜与为 1.0mm ×1.0毫米LED芯片的尺寸和86.5％下的±5度的视角的光学模拟的效率构成。为了验证该透镜的实用性能，准直透镜的原型也制成，并且90.3％具有4.75度的射束角的光学效率被测量。 ?2012美国光学学会 OCIS代码：（220.2740）几何光学设计; （220.4298）非成像光学系统; （220.2945）照明设计; （230.3670）发光二极管。参考文献 1.H. Ries and J. Muschaweck, “Tailored freeform optical surfaces,”J. Opt. Soc. Am. A 19(3), 590–595 (2002). 2.P. Benítez, J. C. Mi?ano, J. Blen, R. Mohedano, J. Chaves, O. Dross, M. Hernández, and W. Falicoff, “Simultaneous multiple surface optical design method in three dimensions,”Opt. Eng. 43(7), 1489–1502 (2004). 3.Y. Ding, X. Liu, Z. R. Zheng, and P. F. Gu, “Freeform LED lens for uniform illumination,”Opt. Express 16(17),12958–12966 (2008). 4.L. Sun, S. Jin, and S. Cen, “Free-form microlens for illumination applications,”Appl. Opt. 48(29), 5520–5527 (2009). 5.F. R. Fournier, W. J. Cassarly, and J. P. Rolland, “Fast freeform reflector generation usingsource-target maps,”Opt. Express 18(5), 5295–5304 (2010). 6.W. Zhang, Q. Liu, H. Gao, and F. Yu, “Free-form reflector optimization for general lighting,” Opt. Eng. 49(6), 063003 (2010). 7.G. Wang, L. Wang, L. Li, D. Wang, and Y. Zhang, “Secondary optical lens designed in the method of source-target mapping,”Appl. Opt. 50(21), 4031–4036 (2011). 8.V. Medvedev and W. A. Parkyn, Jr., “Screen illumination apparatus and method,”US Patent 6166860 (2000). 9.D. Weigert and D. Chin, “Spotlight with an adjustable angle of radiation and with an aspherical front lens,”US Patent 6499862 B1 (2002). 10.A. Domhardt, S. Weingaertner, U. Rohlfing, and U. Lemmer, “TIR Optics fornon-rotationally symmetric illumination Design,”Proc. SPIE 7103, 710304, 710304-11 (2008).

汽车前照灯检测(教学设计)

汽车前照灯技术状况的检测(教学设计) 广东省佛山市顺德区郑敬诒职业技术学校谭顺翔授课班级：汽车评估选修班授课时间：2009年4月23日教材：汽车服务业系列丛书（机械工业出版社）《汽车评估》(张克明主编) 课题(教学内容)：汽车前照灯技术状况的检测课时：1学时（45分钟）一、教材分析处理 (一)教材的地位和作用《汽车评估》是汽车运用与维修专业的一门专业选修课。本节课选自汽车服务业系列丛书教材(机械工业出版社)《汽车评估》(张克明主编)第四章第八节。这一章是汽车评估中对汽车技术状况检测部分，掌握好本节课的知识和技能，学生能正确评估汽车照明电气系统的工作状况。 (二)教学目标根据本节课教学内容及教学大纲的要求，参照学生现有的知识水平和理解能力，可确定如下的教学目标。 1．知识目标：(1)掌握利用屏幕检测前照灯的光束位置的方法；(2)掌握利用前照灯检验仪检测前照灯的发光强度和光轴偏斜量的方法。 2．能力目标：通过讲(教师的讲解)、演(教师演示)、练(学生自己做工作页) 结合，让学生掌握汽车评估中汽车技术状况检测的操作方法，为日后学习和工作打好基础。 3．思想目标：培养学生良好的思考及分析问题的习惯和规范的操作程序，以应对其工作后将遇到的千变万化的技术问题，增强其工作信心。 (三)教学重点、难点的确定综合本教材的前后内容，以及学生的实际情况，本节课的重点是：利用屏幕检测前照灯的光束位置的方法。本节课的难点是：利用前照灯检验仪检测前照灯的发光强度和光轴偏斜量的方法。 (四)教材处理原则上课程教学按教材的顺序和推进。为拓展学生的知识面，增加了一些

相关的知识和方法。二、教学方法本节课采用讲授的教学模式。借鉴“任务驱教学法”的原理，设计“工作页”，将重点内容问题化、设置问题启迪学生思维，让他们带着问题去学，知道学什么，怎样学，达到什么目的。演示法、启发诱导法相互渗透、密切配合，利用演示法让学生直接地学习汽车评估检测的方法；利用启发诱导法巧妙地设疑，激发学生求知欲，创设兴奋点。以学生为中心，教师充分发挥主导，创设工作情境，发挥学生的主体作用和主观能动性，抓住可利用的兴奋点，鼓励学生积极探索。三、学法指导 (一)通过采用“工作页”，使教学目标细化，让学生明确学什么，为什么学，学到什么程度，用目标激励法来吸引学生注意力和意志力，创造学习情境。 (二)讲、练、演紧密结合，引导学生探索，强化他们对知识的巩固、消化、吸收和灵活运用，并转化为能力。四、教学媒体和教具为完成本节课的教学目标，需配备：多媒体平台、多媒体教学课件。五、教学过程（一）复习(5分钟) 1、前面学了关于汽车技术状况鉴定的检测项目哪些?（发动机功率的检测、气缸密封性的检测、汽车燃油消耗量的检测、驱动力的检测、前轮定位的检测、转向盘的检测等） 2、随便说个检测项目，比如说前轮定位包括哪些重要的参数?（主销后倾，主销内倾，车轮外倾，前轮前束） (二)新课引入(3分钟) 本节课首先说汽车技术状况的鉴定是汽车评估的基础与关键，而前照灯的检测又是汽车技术状况鉴定中的重要内容，所以说前照灯的检测也是汽车评估中的重点。然后用手电筒的照射说明前照灯的两个特性——照射方向与发光强度。在说明照射方向时，提问：前照灯照射方向应该如何控制？(此处设疑，留下悬念，

(完整word版)光学自由曲面制造的基础研究

项目名称：光学自由曲面制造的基础研究首席科学家：房丰洲天津大学起止年限：2011.1至2015.8 依托部门：教育部天津市科委

二、预期目标（1）总体目标针对国家发展的重大需求对光学自由曲面制造技术的要求，深入研究并解决光学自由曲面制造中的重大关键基础科学问题，揭示自由曲面成型过程中纳观尺度材料迁移新理论，掌握和研究光学自由曲面高效、纳米级精度加工工艺技术及装备的共性基础问题，发展具有自主知识产权、具有国际先进水平的高精度、可控面形的光学自由曲面加工技术，培育我国光学自由曲面加工领域在国际上具有重要影响的学术带头人和创新团队，推动我国制造技术基础理论研究，确立在光学自由曲面制造领域国际竞争中的优势地位，增强光学自由曲面核心关键器件自主创新能力，并将光学自由曲面制造理论向更多领域纵深发展，推动我国科技进步。（2）五年预期目标在理论研究方面：解决光学自由曲面制造中的关键科学问题，为实现高精度、高效率和高可靠性的光学自由曲面制造技术与装备提供理论基础，跻身于国际制造科学研究领域的前沿。 ?揭示光学自由曲面加工装备多体多态动力学行为与精度稳定性的映射规律、时变工况激励下控制系统与机械结构耦合动态特征对加工精度的扰动规律，建立几何/物理/材料关联约束条件下光学自由曲面的空间机构构型创新设计与优化理论； ?揭示光学自由曲面非均匀变流向纳观材料迁移规律，建立曲面成形过程中跨尺度材料特性演变、表层及近表层材料结构变化等基础理论； ?揭示光学自由曲面物理再构过程中加工工具在力、热和化学等多场耦合环境下与加工材料之间相互作用和微观力学行为，建立加工工具的失效形式及其加工性能的演变理论； ?揭示多物理场辅助下纳米切削行为、离子注入表面改性后的硬脆材料切削规律，建立工具磨损抑制及材料学分析测试理论。在技术应用方面：

汽车大灯简单介绍解读

汽车大灯种类简单介绍本文来源：网易汽车汽车大灯想必大家都不陌生。干什么用的？汽车最基本的行车设备呗。但是作为汽车安全系统的重要电子组成部分，如果细细的说来，其中的历史和技术还是非常之多的。很多车主其实对于自己汽车的大灯配置并不是很清楚，今天我们就化繁为简，将视线专注于实际生活中三个最主要的汽车前大灯配置：卤素灯，氙气灯，LED灯。小编也不打算详尽的和大家介绍车灯进化或者发展的历史，我们今天主要来看一下，他们具体都有什么优缺点。从乙烯块到激光灯我们都知道，1879年爱迪生发明了碳丝白炽灯，但是在19世纪90年代前后，乙烯块是汽车车灯的标配。相比于早期的白炽灯，其质量和照明效果要更好。随着电气工业的逐渐发展，汽车电力系统的提升极大程度上提高了汽车的照明系统。19世纪50年代，卤素灯被发明出来，逐渐取代了乙烯块和发光效率小的可怜的钨丝灯。而卤素灯也成为了迄今为止使用

范围最广，最主流的汽车大灯，目前很多车型上依旧采用卤素灯作为主要的照明设备。氙气灯是更为高级的汽车大灯。1995年欧洲法规批准使用这种灯起，氙气灯就被用于高档车型上，氙气大灯第一次应用是在1991 年出现在宝马7系上。到目前为止，氙气灯已经成为了除卤素灯之外主流的车灯配置。相比较卤素车灯，氙气车灯虽然造价更高但优点也更加明显，它的亮度更高，照射时间长，稳定性好，并且更加节约耗电。但随着发展，氙气灯也已经不再是高端车的专属了，制作成本的降低让更多的车主选择改装氙气车灯，也让氙气车灯成为现在除卤素车灯外的主流车灯。

随着科学技术的发展，汽车行业也经历了技术的巨大进步。其中就包括LED技术，继氙气灯之后，LED车灯给汽车带来的是新的豪华外观与更低的能量损耗。LED大灯采用发光二极管，这种光线发射器不仅消耗的能量非常少，更是可以密集排布造型，同时提供良好的照明效果。其优缺点我们下文也会说到，不知道LED技术在未来会不会让灯泡在汽车中彻底消失。激光大灯则是近些年来新科技的产物。继LED大灯之后，激光大灯被称为“合理的下一步”，它更加节能，更加省油。但是这种激光并不是我们传统概念中那种炫的耀眼或者切金断玉的激光，而是一种由激光发光二极管产生的蓝光灯。我们平时所使用的投影设备就是采用激光照明。目前，激光大灯是在LED灯之上进一步的延伸，但虽然激光技术已经算是比较成熟，但是在装在汽车大灯上仍有很多需要克服的障碍。

汽车车灯相关资料

汽车车灯相关资料一、汽车车灯发展历史据说第一个汽车前大灯是家用手提灯。 1887年，一个驾驶员在黑暗的旷野上迷路时，一位农民用手提灯把他引回家。 1898年，波士顿举办美国首届汽车展览会，美国哥伦比亚号汽车将电灯作为前灯和尾灯，车灯从此诞生。最初的前大灯不能调光，所以在会车时有些晃眼，为了克服这个缺点，后来采用了附加光度调节器。这种前大灯可以在垂直方向移动，但驾驶员必须下车搬动夹具装置。 1916年，美国一个名叫C·H·托马斯的人为了让对方驾驶员在晚上能看到他打的手势，把一个带电池的灯泡装在手套上，由此转向信号灯幽默登场。 1938年，别克汽车制造商提供了转向灯作为选用的附件，但当时只在汽车尾部安装，到1940年以后汽车前面也装有转向信号灯了，而且信号开关具有随时调节的功能。 1906年，世界上第一次用一个蓄电池供电的电灯照明。 1909年，首次把乙炔灯作为变光装置。 1916年，美国使用了行车灯。 1920年，当选用倒档装置时，使用了倒车灯。 1920年，美国通用汽车公司首次安装了内灯。 1926年，通用汽车公司把大灯变光开关从方向盘移到地板。 1938年，第一次采用封闭的内灯。 1898年，美国电气公司将电灯抛物面反射镜推广于大灯，侧灯和尾灯。

从早期乙炔气前照灯发展到当今的自由面反射镜气体放电前照灯，差不多经历了120年，其演变过程如下：第一代--乙炔气前照灯前照灯具有高的轮廓亮度，乙炔气火焰的亮度比当时的电光源所能达到的亮度高出一倍，因而，在1925年以前使用的汽车前照灯几乎全是乙炔前照灯。第二代--电光源前照灯 1913年带螺旋灯丝的充气白炽灯泡问世，因其具有较高亮度，给电光源前照灯开辟了广阔的前景。然而由于当时汽车电气设备系统的制约，直到1925年，电气照明才得到广泛的应用。第三代--双光灯芯前照灯具备有高轮廓亮度充气灯泡的电前照灯一装在汽车上，就出现了在交会车时因前照灯的强光造成驾驶员炫目而导致发生交通事故和撞车的严重问题。因而，对前照灯的设计提出了两个互不兼容的要求：一个是如何在不小于100m的距离内使道路和高度至少为的障碍物得到良好的照明；另一个是如何使迎面车辆驾驶员不炫目。汽车会车时的这种炫目问题，仍是汽车照明技术中最难以解决的问题。为解决会车炫目的问题，1924年，欧洲发明了双光灯芯前照灯之后，美国也出现了带双丝灯泡的前照灯。然而，欧洲和美国具备不炫目近光的前照灯的光学系统结构原理不尽相同。其灯泡的差异在于灯丝的形状和位置不同：配光镜的差异在于折光单元的图案和计算不同，因而，近光的配光也有所不同。近光系统分为欧洲系统和美国系统两种，两大系统的协调问题是当今世界汽车灯光发展的重大课题之一。第四代--不对称近光前照灯双光灯芯前照灯系统属于对称近光系统，近光光型的左右两侧完全相同，因而左、右两侧行驶皆适用。但由于行车光(远光)变到会车光(近光)时，视见距离缩短，

新型智能汽车前照灯设计

新型智能汽车前照灯设计毕业设计（论文）题目：新型智能汽车前照灯设计院 (系)：信息工程系专业：电子信息工程技术姓名：马泽成学号： 593 指导教师：黄贻培二〇一一年十一月三十日

毕业设计（论文）任务书

毕业设计(论文)进度计划表

毕业设计(论文)中期检查记录表

“汽车电子”的发展在如今已经慢慢步入了一个高速运转的时代，人类既然创造了它那么就要让它发挥出它的极致。应我们的需求而去逐一创造和改变，这我们也可以称其为——以人为本。汽车前照灯基本功能是让我们在夜间可见度低的情况下驾驶看清前方的道路。对于如何能够在夜间更加舒畅，安全的驾驶一直是我们设计前进的目标。新型智能汽车IFS(Intellect Front-light System)前照灯的几个创新之处在于它能够让驾驶员在夜间驾驶能有和白天驾驶一样的安全感。从而达到我们以为为本的思想理念安全，舒适的驾驶环境。夜间汽车驾驶主要应对的几个问题有，1.转弯时视线出现盲区无法对前方道路做出正确的判断，根据改变内侧前照灯的角度因而加大可视面积；2.夜间在通过无交通指示灯的十字路口由于不容易发现侧方车辆的来临，根据距离传感器的帮助下提高安全系数；3.在夜间和---大雾等极端天气如果在前照灯安置红外线热感仪器，从而感应到前照灯无法看见的地方感应前方的路况，在危险发生之前我们就可以有效地处理了。关键词：新型智能汽车前照灯IFS系统红外距离传感器 Auto模式

第一章绪言第一节汽车电子发展第二节 IFS的概念源由第三节智能前照灯应用现状和发展趋势第二章 IFS系统分析第一节汽车智能前照灯电路图及分析第二节 IFS系统原理方框图第三章IFS系统下的模式与效果第一节四种“Auto”模式第二节 IFS系统下的效果第四章红外距离感应模式第一节红外距离传感器第二节传感器工作原理第三节根据PLC设计传感器报警系统第五章设计缺陷与总结结论致谢参考文献

汽车前照灯热熔胶槽设计规范

1 目的通过规定汽车前照灯热熔胶槽结构的形式，尺寸大小以及注意事项等内容，使前照灯热熔胶槽结构的设计标准化，从而进一步规范前照灯热熔胶槽结构设计，便于结构设计的检索、查询和管理。 2 范围本文件规定了汽车前照灯热熔胶槽结构中灯壳胶槽、限位筋和灯罩挂钩、限位筋的结构形式、形状、尺寸，以及在设计中需要注意的事项。 3内容 3.1灯壳胶槽 3.1.1灯壳胶槽基本形状和尺寸见图1和表2。图1 表2 3.1.2灯壳侧无滑块胶槽 3.1.2.1 灯壳胶槽的基本形状和尺寸见图3。

图3 3.1.2.2 灯壳胶槽的宽度尺寸和圆角定义见图4。图4 3.1.2.3 评判示意图见图5。 OK NG 原因：A<1.7 图5 3.1.3灯壳侧有滑块胶槽 3.1.3.1 灯壳胶槽的基本形状和尺寸见图6。

图6 3.1.3.2 灯壳胶槽的宽度尺寸和圆角定义见图7。图7 3.2灯罩挂钩 3.2.1灯罩侧无滑块挂钩 3.2.1.2 挂钩的基本形状和尺寸见图8。图8 3.2.1.2 挂钩的宽度尺寸见图9。图9 3.2.1.3 挂钩的圆角定义见图10。

图10 3.2.2灯罩侧滑块挂钩 3.2.2.1 挂钩的基本形状和尺寸见图11。图11 3.2.2.2 挂钩的宽度尺寸见图12。图12 3.2.2.3 挂钩的圆角定义见图13。

图13 3.3灯罩限位筋 3.3.1 限位筋的基本形状、尺寸和圆角定义见图14。图14 3.3.2 限位筋分布间距见图15。图15 3.4灯壳限位筋 3.4.1 限位筋的基本形状和尺寸见图16。

图16 3.4.2 限位筋分布间距见图17。图17 3.4热熔胶槽结构注意事项 3.4.1灯罩与灯壳的压合 3.4.1.1倾斜在沟槽倾斜的情况下，尽可能保持θ1=θ2插入，见图18。图18 3.4.1.2灯罩底面与插入方面所成角度小于10°（80°～100°），见图19。

自由曲面光学镜片的设计

自由曲面光学镜面的设计摘要光学自由曲面具有非对称面形、灵活的空间布局、丰富的设计自由度等特性。自由曲面是应用最广泛的曲面形状之一，如能改善人类视觉质量的渐进多焦点眼用镜片，就是自由曲面技术在眼用光学镜片中的成功应用。本文通过设计渐进多焦点眼用镜片，并以之为例研究自由曲面光学镜片的性质及特点。渐进镜片(英文progressive addition lenses 简称PAL）是针对老视症状的一种有效的解决手段，与各类传统老视镜片相比较具有许多优点，本文对这种镜片的设计和评价进行研究。首先，介绍渐变镜片的渐变结构特征和矫正原理，比较分析软设计和硬设计之间的区别。其次，介绍渐进多焦点眼用镜片的基本结构。应用基于狄利克雷原则的软设计方法，阐述渐进多焦点眼用镜片子午线设计的基本原理，构建子午线多项式，给出子午线设计需满足的条件。在子午线设计的基础上，设计渐进多焦点眼用镜片等屈光度轮廓线，在此基础上设计镜片矢高，确定镜片面形。然后，根据曲面的微分几何理论，给出渐变镜片的性能评价方法，即计算镜片的球面度及柱面度。关键词渐进镜片；老视；软设计；子午线

Design of free-form surface optical lenses Abstract Free-form lens has asymmetric surface shape, flexible space layout, extensive design freedom and other characteristics. Free surface is one of the curved shapes which are most widely applied. For instance, the progressive addition lenses（PAL) which can improve the quality of human vision are a successful example that the free-form technology is applied to optical lenses. In this paper, the design of the progressive addition lenses is introduced, and the nature and characteristics of the optical lenses will be researched through it. The progressive addition lenses is a new kind of effective solution to presbyopia, it has many advantages over other lenses dealing with presbyopia. Investigation of its design and evaluation method is shown in this paper. Various kinds of presbyopia lens is reviewed and compared. The basic feature and principle of the PAL are introduced and the difference between the characteristics of hard design and soft design is described as well. The structure of progressive addition lenses is introduced, and the soft method based on Dirichlet principle is given in detail. The principle of designing meridional power laws for progressive addition lenses is expounded based on polynomial, and the criterion of designing meridional power laws is given out. On the basis of designing meridional power laws, the vector height and the isopower contours are designed in order to determine the surfaces of progressive addition lenses. According to the differential ge ometry theory of curving surfaces, PAL’s performances are evaluated, and the mean surface power and the constant surface astigmatism are calculated. Keywords progressive addition lenses, presbyopia, soft design,meridian line

实现LED台灯均匀照明的自由曲面透镜仿真设计

实现LED台灯均匀照明的自由曲面透镜仿真设计时间：2012-05-22 来源：中国照明网作者：关键字：LED台灯均匀照明仿真设计 1引言近年来，由于用眼过度和书写环境不良等原因，我国已成为青少年近视眼发病率世界第二的国家，而且因高度近视而致盲的青少年人数高达30万[1]。视力保护、缓解眼疲劳十分必要。调查指出，相对于普通交流台灯，使用无频闪台灯有助于减轻眼疲劳和其他用眼不良感觉，如眼睛干涩、胀痛和眼花等[2]。 LED作为直流无闪频、高光效的新一代照明光源，在书写照明应用上具有极大的潜力。但是，LED高度窄角集中的光学特性导致了光斑呈现中间极亮，随半径增大方向急速衰减的不均匀现象。这种极度不均匀照明将引起瞳孔频繁调焦，容易导致眼睛疲劳和不适。利用自由曲面透镜是有效改善光线分布状况的重要途径。该方法目前主要集中于LED路灯等室外照明的研究[3]。LED是具有一定发光面尺寸的光源，但是面光源的光线路径极其复杂，因此往往将其简化为点光源模型进行透镜设计。这必然影响实际的配光效果。相比于室外照明，应用于室内照明的LED台灯对照明区域的均匀度要求更高。因此，应用于LED台灯配光的自由曲面透镜设计必须充分考虑发光面尺寸和透镜尺寸对配光效果的影响。 2旋转对称自由曲面透镜设计 2.1设计原理台灯的照明区域主要是圆形区域[4]。因此，实现台灯均匀照明的自由曲面透镜是旋转对称的，其设计可以简化为:根据Snell定律和二维平面空间LED的配光特性求取该平面上透镜自由曲面的母线。LED光源是具有余弦分布特性的朗伯光源，即I(θ)=I0·cosθ(1)上式中I0为法向轴线上LED的光强，θ为光线与法向轴线的夹角，如图1(a)所示。利用划分网格法[5]的思想，建立光源与照明区域的拓扑关系。为实现照明区域照度的均匀分布，离散后具有相同微角度间距dθ的发射光线在照明区域的映射点的间距需满足余弦分布的特性，即l(θ)=l0·cosθ(2)

HID汽车前照灯调光设计

基于LIN总线的汽车HID前照灯自动调光系统摘要：针对汽车HID前照灯对自动调光的需求，本文设计了一套基于LIN总线的前照灯自动调光系统。介绍了系统的总体设计方案、硬件组成和软件设计基本思想，并给出了软件编程的基本框架。关键词：前照灯；自动调光；LIN总线；步进电机控制引言 HID是高压气体放电灯(High Intensity Discharge)的缩写，也可称为重金属灯或者氙气大灯。与传统卤素灯泡相比，HID有亮度高、寿命长、省电等优点。正是由于HID具有高亮度的特点，如果使用时照射高度调节不当，在会车时将会对迎面来车的司机造成强烈的眩目，产生安全隐患。为了规范HID前照灯的市场，联合国欧洲经济委员会(United Nations Economic Commission for Europe)在ECE-R48条款中明确规定：装备HID前照灯的车辆必须配备能够全自动调节其照射高度的系统，也可称之为前照灯水平自动调光系统。该系统工作时，会根据车辆负载的变化自动调整HID前灯的投射俯仰角度，确保其投射高度在合适的范围内，既达到良好的照明效果，又不会对迎面车辆的司机造成眩目。系统总体方案设计如图1所示，系统可分为三个部分，即车身高度传感器、中央控制单元和驱动执行单元。系统运作情况如下：该系统的主MCU(MC68HC908GZ60)采集车身前后轴高度传感器的信号，经运算后发出控制信号分别给左右前照灯的水平调光步进电机，指示电机转动到指定位置，完成自动调光。图1 前照灯自动调光系统方案设计系统硬件设计车身高度传感器该系统的主要原理是利用测定车内两个基准点(约前、后轴位置)到地面的距离差得出车辆的倾斜角度信号，从而进行水平调节。可选择光电编码式的车高传感器，把车身高度的变化(悬架变形量的变化)变换成传感器轴的旋转，将检测出的旋转角度信号转变为电压信号输入MCU。实验中，车身高度传感器在车左前轮和左后轮内侧各装一个。中央控制单元

自由曲面照明透镜的应用研究_江程

文章编号:042727104(2010)0120081207 收稿日期:2009205231 基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2006AA03A166) 作者简介:江　程(1984— ),男,硕士研究生;刘木清,男,教授,通讯联系人,E 2mail :mqliu @https://www.360docs.net/doc/de37608.html,.自由曲面照明透镜的应用研究江　程,江　磊,陈郁阳,刘木清 (复旦大学电光源研究所,上海200433) 摘　要:根据已知光辐射分布特性的光源,通过设计合适的配光透镜,形成目标观察面上特定的照度分布或空间的光强分布,比如说形成照度均匀的矩形光斑.依据最基本的光学定律和能量守恒定理,提出了一种新颖的照明透镜设计方法.该方法在确定了能量映射方式和单面自由曲面透镜的初始结构后,由矢量形式的折射定律和光通量守恒定律,建立光源的光线、最终出射光线及入射点的法向矢量的关系方程组,进而得到此方程组的数值解,并通过CAD 软件的逆向工程建模即得到设计的透镜.介绍了此方法的多个实例.由于半导体光源L ED 体积小,可近似看成点光源,非常有利于使用自由曲面法进行二次光学设计. 关键词:照明透镜;自由曲面;点光源;辐射对应;网格对应中图分类号:TU 113文献标志码:A 传统的灯具设计一般在抛物面、椭球面等二次圆锥曲面上进行反射加透射结构的光学设计,来达到希望的光强分布.然而仅使用上述规则曲面往往并不能一下子达到设计目标,一般要通过试错法,对这样规则曲面的初始面形反射器进行一定的改动与细心的调整,反复优化,这种设计方法的时间周期长,且不一定奏效. 现在介绍一种比较新颖和热门的设计方法———自由曲面法,在知道光源本身的光强分布和目标平面的照度分布情况下,能够一气呵成的设计出所需的反射器或透镜,有利于提高设计灯具的效率.自由曲面非对称、不规则、难以用统一的方程式来描述.在照明光学系统中,它不仅能够自由分配光强,也可以控制光线角度、光程差等物理量.在照明系统中恰当的使用自由曲面能够优化照明系统的结构,减小系统的体积大小,提升照明效果,提高光能利用率,能够丰富照明设计的手段. 针对自由曲面的光学设计目前主要有H.Ries 的Tailoring 法[122],P.Benitez 的SMS (simultaneous multiple surface )法[3],V.Oliker 的变分法[425]以及W.Parkyn 的划分网格法[627]等.上述方法都比较复杂,最终都是把照明问题转换成对二阶非线性Monge 2Ampere 方程组的数值求解.比如就Tailoring 法而言,就有折射率方程、曲率方程、照度方程、积分条件及边界条件等5个矢量方程组,建模的过程采用了微分几何,方程的求解过程对数学要求也很高.而国内针对自由曲面非成像透镜也有单位在研究,各自的侧重点不同.浙江大学针对投影照明的应用而先后研究了反射式、透射式的自由曲面光学设计[829],清华大学则提出了表面非连续的自由曲面透镜的设计有利于控制大角度光线的精确度[10],另外香港理工大学的研究主要是针对道路照明应用的L ED 光源的二次光学设计[11]. 本文根据照明的光学设计的实际应用,依据最基本的光学定律和能量守恒定理,提出了一种新颖的照明透镜设计方法,简化了单面自由曲面的照明透镜的设计,具体针对L ED 点光源介绍了几种可行的透镜结构和能量对应关系,并以形成矩形光斑为例,研制出了多种不同形式自由曲面照明透镜.1　设计方法与步骤 1.1　确定单面自由曲面照明透镜的初始结构目前能同时设计透镜的内外两表面均为自由曲面的只有P.Benitez 的SMS 法,本文要介绍的只是单面自由曲面的透镜,因此就有必须设定透镜某表面采用简单形式的曲面,而对另一表面加以设计.常用的第49卷　第1期2010年2月复旦学报(自然科学版)Journal of Fudan University (Natural Science )Vol.49No.1Feb.2010

汽车车灯介绍大全2020

汽车车灯介绍大全2020 1、汽车前大灯汽车前大灯是汽车夜间行驶时非常重要的一个灯，而汽车大灯的种类也很多，有卤素大灯、LED大灯，氙气大灯以及激光大灯，大灯外形设计种类也是各有不同。 2、雾灯雾灯有前雾灯和后雾灯两种，前雾灯装于汽车前部，安装位置略低于大灯。因为雾灯的穿透力比较强，所以主要用于在雨、雾天气时行车，所以，雾天驾车时司机一定要开雾灯，不能用小灯取而代之。 3、牌照灯牌照灯安装于汽车尾部的牌照上方，用于夜间照亮汽车牌照。 4、夜行示宽灯俗称"小灯"，此灯是用来在夜间显示车身宽度和长度的，司机平时进行例行保养时要经常检查，有的司机认为小灯不起照明作用，对其不够重视，这是非常错误的。 5、转向灯此灯是在车辆转向时开启，断续闪亮，以提示前后左右的车辆和行人注意，一般装在汽车前后或侧面。转向灯的开启时间要掌握好，应在距转弯路口30米~100米左右时打开，开得过早会给后车造成忘关转向灯的错觉，开得过晚会使后面尾随车辆、行人毫无思想准备。 6、危险报警灯(双闪)

汽车前照灯检测

汽车前照灯检测实验一、实验内容检测前照灯的光强和光束照射位置。二、实验目的 1、熟悉汽车前照灯检测仪的结构、工作原理。 2、掌握汽车前照灯的检测内容和和检测标准。 3、掌握汽车前照灯的检测方法。 4、掌握汽车前照灯的调整方法。三、实验仪器和设备实验车辆、车辆维修手册、前照灯测试仪、手工工具四、实验操作步骤目前，前照灯光束调整标准各国略有差异，各类车型的调整数据和方法也不完全相同，因此，调整时应参考该车说明书或技术手册进行，前照灯光束调整可采用屏幕调整和仪器调整方法进行。但无论采用何种方式，检验调整前都应做到：轮胎气压应符合规定，前照灯配光镜表面应清洁，汽车空载，驾驶室内只准许乘坐一名驾驶员，场地平整，对装用远近光双丝灯泡的前照灯以调整近光光束为主。 1、用前照灯光束屏幕法检测与调整（以CA1090车为例） 1)检测与调整前的准备停正车辆，使车头正对幕布或墙壁，并使前照灯距离幕布或墙壁10m。

在屏幕上距地面高度1035(1080)mm的地方画一条水平线AA，在此线下207（216）mm处画一条水平线BB，再在屏幕上画三条垂直线。一条为中垂线，使它与汽车的中心线对正，另外两条分别位于中垂线的两侧，它们与中垂线的距离均为两前照灯中心距离的一半（495mm），这两条垂直线分别与水平线BB相交于a和b点，再画出明暗截止线。 2)测光束应分别检测左右前照灯的光束，具体方法为（以测左前照灯光束为例）：将右前照灯遮住；接通近光灯丝电源，左前照灯的近光光束中心应对准a点，使明暗截止线相重合，如不合规定应调整。 3)调整光束拆下前照灯罩板，调整光束的高低位置，可调整正上方的调整螺钉，调整光束的左右位置、可调整罩板左右的调整螺钉。 2、用电脑检测仪检测与调整前照灯光束 1)停正车辆将汽车尽可能与导轨保持垂直方向驶近检测仪。 2)对准检测仪检测仪对准被检车辆的车灯，要求距离为3m，且车辆的纵向线与检测仪光电箱的中心线平行。 3)打开检测仪测光束打开检测仪电源，将垂直／水平旋钮旋至零位，用手动调节机箱做水平、垂直运动，直至对准车灯。然后调节垂直／水平旋钮，使角度指示箭头置中。则检测仪自动测光束，并显示测量数据。 4)核对数据

汽车前照灯构造

汽车前照灯在构造上大体分为: 反光镜( 反射镜〉、配光镜( 灯玻璃) 、光源( 灯泡) 和灯光调整机构四大部分。 3.4.1封闭式前照灯汽车封闭式前照灯总成结构如图 3.4.1 。它包括有:两只不同规格的封闭式真空灯芯、固定圈、调整座、固定架、调节弹簧、调节螺钉及螺钉座。这是一种典型的汽车四灯制前照灯系统, 其中I 型真空灯芯只有远光一组灯丝; 而 E 型真空灯芯内有两组灯丝, 即远光和近光。在汽车装配时, 必须将两个E型真空灯芯安装在汽车前端最外侧, 如图 3.3.2 中系统B所示。封闭式真空灯芯的结构汽车前照灯封闭式真空灯芯的结构如图3.4.2 所示(H 型) 。它由远光灯丝、近光灯丝、反光镜、配光镜、遮光罩及三个接线片组成。反光镜和配光镜都是由玻璃压制成型, 再用加热工艺将两者熔为一体。因此, 这种前照灯的密封性能好, 安装尺寸及形状标准, 互换性好。 (1) 反光镜封闭式真空灯芯反光镜多数是抛物线旋转形成的抛物面( 图 3.4.3)。在反光镜生产过程中, 采用真空镀膜工艺将铝蒸发涂敷在内表面上, 它具有极高的亮度, 可使反射出去的光亮度比灯丝本身亮度提高6000 倍以上。灯丝是缠绕的鸽丝构成, 远光灯丝安装在反光镜抛物面的焦点上, 近光灯丝安装在焦点的上方稍偏左( 对右侧通行车灯) 。当每单个灯丝点亮时, 工作情况如图 3.4.4 所示。当远光灯丝点亮工作时, 灯丝发出的光线经反光镜反射后其光线都是沿着光学轴线平行射向远方, 如图 3.4.4 中(a) 所示。在近光灯丝点亮工作时, 灯丝发出的光线经反光镜bc区间抛物面反射后, 其光线斜向下方( 路面), 如图3.4.4 中(b) 所示; 而灯丝发出的光线照射到反光镜bc 及b1C1 区间抛物面上, 经反射后光线斜向上方。但灯丝发出的总光通量经反光镜反射后, 斜向下方的有用光通量远远大于斜向上方的光通量, 从而减轻了对面车辆司机的眩目作用。又因为近光灯丝稍偏左, 又可以使向下的有效光束向右偏了一个角度。这就形成美国和日本法规要求的非对称光, 这种前照灯的近光等照度曲线如图3.4.5 所示。这种光形没有欧洲前照灯那样清晰的明暗截止线。所以,在会车时这种SAE 标准前照灯近光产生眩目的程度要大于欧洲ECE 标准前照灯。 (2) 遮光罩在真空灯芯内灯丝的前上方装备了一个遮光罩( 遮光板) 如图3.4.2 所示。它的作用是在灯丝点亮工作时可以遮掉向上的直射光线( 图 3.4.6)。汽车前照灯这部分向上的光线如果不遮挡掉, 它不但会造成迎面车辆司机的严重眩目, 而且, 这些散乱光在雨天或雾天环境中还会在车前形成一个光幕, 使得本车司机的能见度降低。 (3) 配光镜汽车前照灯的光源经过反光镜形成的光束是难以满足法规对前照灯提出的要求, 还需要配光镜对该光束作配光变化或加宽或变窄, 以便在车前形成所需要的照明, 这一功能是靠前照灯配光镜( 前照灯玻璃) 来完成的。前照灯配光镜是由很多凸凹不平的小棱镜组成( 图3.4.7)。它可以把经反光镜反射后的光线进行折射、散射, 使其达到前照灯的配光要求, 同时还把一部分光线向两边扩散, 以加宽前照灯在水平方向的照明范围, 并得到期望的配光效果。也有的汽车前照灯只靠反光镜的特殊结构、复杂的形状以及很高的加工精度来满足配光要求, 但生产这种反光镜的设计、计算及模具精度和加工工艺的难度还是很大的。 3.4.2 半封闭式前照灯 1. 小尺寸半封闭式前照灯汽车用小尺寸半封闭式前照灯的配光镜与反光镜是通过粘接或滚压成一体的, 其结构有半可拆金属玻璃组件或胶合金属玻璃组件。反光镜多采用钢板冲压制成, 现代则大量采用热固性塑料注塑成型。这种半封闭式前照灯的灯泡一般都是从后面装入或更换。由于这种前照灯结构简单、成本低、便于维修,所以至今还普遍应用在卡车与农用车上。 2. 大尺寸半封闭式前照灯汽车用半封闭式前照灯除了圆形前照灯外, 还有长方形半封闭式前照灯, 其结构如图3.4.8 所示。这种前照灯的配光镜与反光镜的固定分别采用单独可拆式连接, 因为这种前照灯尺寸比较大,如果配光镜与反光镜也采用固定式连接,当灯光在水平方向调整要求达到4。时配光镜的侧边将要产生较大的前后直线位移可达15mm ~2Omm , 这会造成整车前面极不美观,有时还会卡在外装饰圈的边缘上,使灯光不能调整;在灯光垂直方向