汽车前照灯反射器设计与仿真模拟

２ ． １ 光线 追踪 法
方案一是通过修改参数来达到 目的， 这样具有一定的局限性。 方案二 中的 软 件通 常是 专业 软件 ， 并 且多 为企业 内部 用版权 有所 限制 ， 这 样给 我们 的设计 带来 了不 便 。 方案三 相 比前两种方 案具有 广泛性 ， 所 以本文选 择方 案三 。 同时 考 虑到在对汽车前照灯进行设计过程中， 近光灯的设计相比较远光灯复杂 ， 所以 本文主 要对 近光 灯 反射 面进 行具 体 的设计 。
光 线追踪法 是汽车 前车灯 反射器 设计 中最常用 的一种 ， 其基 本原理 为假设 光 源发 出无 数条 光 线 ， 这 些 光线 与场景 发生 反射 和折 射作 用 ， 其 中一部 分投射 到投影平面上 ， 形成图像。 此算法将具备定值光通量的光线视为最小单元， 对光 线的传播方式进行具体的追踪 ， 通过七个不同参数对光线进行描述， 即光线出
而相比与其他类型的前照灯自由曲面前照灯具有具有光能利用率高车灯高度低和空气动力学性能好等优点其主要由反射器面型来保证配光效果不仅不需要使用配光镜对光线束进行二次控制而且能防止眩目本文提出了一种自由曲面反射器设计方法并分别利用matlab和lighttools对此方法进行分析与仿真模拟为我国进行自由曲面前照灯的自主研发提供了理论依据
射点 的坐 标（ ， Ｙ ， ｚ ） ， 出 射 方向 余 弦【 ， ， Ｊ 以 及 光线 所 含的 光 通量 Ｌ 。 前 照
灯反射面 比较接近理想镜面 ， 所 以能够通过光的基础反射定律进行算法的确 定， 对 光 源产 生 的各 个光 线进 行 针对 追踪 。
２ ． ２ 总体 方案 目前反 射面设 计 方法主 要有 如 下三种 ： （ １ ） 通 过对 现有 光型对 应 的 曲面 方 程 中参 数 的改变 来达 到所 需 的光型 曲面 － （ ２ ） 利用 专用 反射 面设计 软件 进行 反 射面 的设 计 ， 如Ｔ ｒ ａ ｃ ｅ ｐ ｒ ｏ软件 ， （ ３ ） 将 光源 的光通 量 的有 效 反射 区 域等 通量
ｄ８：
ｎ
（ １ ）
式 中ｎ 一设 定的 环数 。
Ｊ ／
离散化（ 这里是将光源看作是一个小球体 ， 但是光线都经过球心的） ， 与光源的 离散化相对应的将照亮区域也按照等光通量的方式离散化。 然后建立两个离散 区域 的一一 对应关 系 。 然后根 据此对 应关 系以及 连续 曲面的性质 得 出曲面离 散 点云， 最 后将 点 云拟 合 得到 曲面 并对 其进 行模 拟分 析 。
（ １ ） 环数划分 ’ 环 数划 分分 析 如 图４ 所示 。 根据 以往研 究可 知 ， 反射 面包 角 越大 ， 光 源利 用率越 高 ， 但反 射器 的 尺 寸是有 限的 ， 当 超过２ ２ ｏ 时， 随包 角值 的逐渐增 加光 能利用率 提高 的并 不明 显， 所 以在 通 常 的研 究设计 中将包 角值 控 制在 ２ ２ ０ 。 以 内， 本 文在 研究 过程 中 取 ＝ ２ ２ ０ 。 。 根据以上数据可定义每环包角为ｄ ， 则：
［ 摘 要］ 基于对汽车前照灯的概述 ， 确立 自由曲面前照灯是最具发展潜力的前照灯之一， 并提出一种新型自由曲面反射器设计方法。 首先， 利 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ￣反
射 器 曲面 进 行拟 合 ， 并进 行初 模 拟 ， 然 后利 用Ｌ ｉ ｇ Ｍｒ ｏ ｏ 此 方法 进行 了仿 真 模拟 ， 结果 与 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ 中的模 拟 结果 一致 ， 从 而论证 此 方法 的正 确性 。
图４ 反射 面 包 角
卜 光 源 。２ 一反 射器 ，３ 一配 光镜 图 １前 照 灯 ．
ｌ
２
一
１ 一近光 灯 ；２ 一 ３反 射 面划分
离 散化， 并且主要针对的是前照灯 反射 面的设计研究 。 而光通 量的 问题实 际就是光线密度 的问题 ， 故 要明确反 射面 与光通量 之间的联 系 ， 就要 明 白反射 面设计与光 线密度 的关系 ， 明白其之 间的关 系就 可对反射 面进 行正确 的研究 与设计 ， 这里 本文运用 图解 的方式表 达出其 之 间的 关系如 图３ 所示 ， 由此 图可知 ， 反 射面 的问题 的实质 即为光 线的分 配 问题 。
理论广角
Ｃ ｈｉ ｎａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅｖ ｉ ｅ ｗ
●Ｉ
汽 车 前 照 灯 反 射 器 设 计 与 仿 真 模 拟
朱 洪 军
（ 浙 江工 业 职业 技术 学 院 浙江 绍兴 ３ １ ００ ２ ０ ）
１引 曹
随着汽车 行业 的飞速 发展和 市场需 求的 日 益 增长 ， 对汽 车前照灯 的研究 与 应用 已刻 不容 缓 。 常见 的 汽车前 照灯 主要 由光 源 、 反射 器和 配光 镜嘟 分组 成 ， 如图ｌ 所示。 且根据反射器类型的不同将汽车前照灯分为四类 ： 抛物面前照灯、 多块 反射 面 前照灯 、 投 影 式前照 灯和 自由曲面 前照 灯 。 而相 比与 其他 类型 的前 照灯 ， 自由曲面 前照灯 具有 具有 光 能利用 率高 、 车 灯 高度低 和 空气动 力学性 能 好等 优 点Ⅱ 】 ， 其主 要 由反射 器 面型 来保 证 配光 效果 ， 不仅 不需 要 使用 配光 镜对 光 线束 进行 二 次控 制 ， 而 且 能 防止 眩 目［ ２ １ ， 如 图２ 所示 。 本 文 提 出 了一 种 自由 曲面 反 射 器 设 计 方法 ， 并 分 别 利 用 Ｍ ａｔ ｌ ａ ｂ和 Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ Ｔ ｏ ｏ ｌ ｓ ： Ｘ ￣ 方法 进行 分析 与仿 真模 拟 ， 为我 国进 行 自 由曲面前 照灯 的 自主 研 发提 供 了理 论依 据 。 ２反 射器 设 计
［ 关键词］ 自由 曲面 ； 反射 器 设计 ； Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ Ｔｏ ｏ ｌ ｓ ， 仿 真 模 拟
中图 分类 号 ： Ｔ Ｍ９ ２ ３ ． ３ ４
文献标 识码 ： Ａ
文 章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ５ ） ０ ９ — ０ ３ ０ １ — ０ ２