HID汽车前照灯调光设计
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。
HID汽车前照灯色温变化的原因及控制
济等 优点 ， 汽 车照 明 中应 用越 来 越 广 （ １为 ＨＩ 在 表 Ｄ
汽 车前照 灯 的 主 要参 数 ） Ｈ Ｄ汽 车 前 照 灯 生 产 数 量 ，Ｉ 正呈 加速 增长 之势 。但是 ， 一些企 业 生产 的 ＨＩ 有 Ｄ汽
灯
头
Ｐ ２ — ３ ｄ２
Ｐ ２ ． ３ ｄ２
Ｐ ３ ｄ２ Ｐ ３ ｄ ２ Ｋ ２ ． Ｋ ２ ＿
灯 管 电压 （ ） Ｖ
８ （ － ５ １４ １％ ） ５
８ （ ５１ － ４ １％ ） ５
３ ５ ２８ ０ ｏ
８ （ ５１ － ４ １％） ５
３ ５ ３２ ００
８ （ ５１ － ４ １％） ５
３ ５ ２８ｏ ０
车前 照灯 在稳 定期 间和 应用 过 程 中 ， 其色 温 随着 使 用 时间与 环境 条件 的变化 而 发 生较 大 的变 化 ， 重影 响 严 ＨＤ汽车 前 照 灯 的安 全 使 用 和 推 广 应 用 。 了解 ＨＤ Ｉ Ｉ 汽车前 照灯 色温变 化 的影 响 因素 ， 取 相应 的控制 措 采
Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄｓ： Ｄ ｕ ｏ ｈ ａ ｌｍ ｐ； ｏｏ ｅ ｙ ｒ ＨＩ ａ ｔ — ｅ ｄ ａ ｃ ｌ ｒｔｍｐｅ ａｕ ｅ； ａ ｅ ｎ ｏ ｔｏ ｒ ｔ ｒ ｃ ｕｓ ｓ ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ
表 １ Ｈ Ｄ汽 车 前 照 灯 的 主 要 参 数 Ｉ
０ 引 言
Ｈ Ｄ汽 车前 照 灯 具 有 亮 度 高 、 电少 、 全 和 经 Ｉ 耗 安
２ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ０ 年 １ 月 ０ ９ ２
灯 与 照 明
第 ３ 卷 第 ４期 ３
Ｈ Ｄ汽 车 前 照 灯 色 温变 化 的 原 因 及控 制 Ｉ
汽车前照灯国家标准解读
保持不动
点亮增加的 光源
当前使用在汽车前照灯上的光源有灯丝灯泡、 气体放电光源和ＬＥＤ模块３种，由于不同的光源有 其固有的不同特性，上述３个前照灯国家标准因其 适用的产品光源不同，也有其各自不同的性能要
求。 １．汽车用灯丝灯泡前照灯
图６增加一个光源的弯道照明照准图示
增加的光源
灯具反射
灯丝灯泡包括白炽灯光源和卤素灯丝灯泡。
６１
质量与标准化Ｑ，．ｍｌｉｔｙ ａｎｄ髓ｏｉ嘲引ｄｉ＿ａＳｏ｝ｓ
２０１３．３
万方数据
表１近光灯主要配光测试点的含义表 测试点 测试点位置 （以角度表示Ｊ
汽车前照灯的光学
汽车前照灯的光学毕业设计（论文）FAW-A1汽车前照灯光学设计年级专业2009级机械工程及自动化学号姓名指导教师评阅人二○一三年六月中国常州摘要由于汽车的造型很大程度上是取决于前照灯，而且，前照灯的照明质量对于行车的安全也是至关重要的，所以，在本文以FAW-A1汽车前照灯的设计制造为研究背景，介绍了FAW-A1汽车前照灯的设计和制造的主要模块，主要包括：外观分析设计，结构分析设计，光学分析和反射镜设计，前照灯振动分析和前照灯模流分析。
同时，在对FAW-A1前照灯整体设计的基础上，重点对前照灯的光学设计进行了研究和学习。
设计主要满足了汽车前照灯在光学方面的行业标准。
也在满足各项要求的同时，力争使设计成本低廉，品质优良，外观优美融于车身。
依据论文内容，主要工作如下：第一，了解任务书的内容，明确设计任务；阅读大量与车灯前照灯相关的资料和文献；翻译与车灯相关的英文文献。
第二，通过和工程师的沟通以及搜集学习汽车前照灯的相关信息，明确各自的设计任务，列出设计任务安排和进度表，通过与结构设计和震动分析的组员讨论，得出相对合理的方案简图。
第三，依据法规的要求，认真对比选择，筛选性价比比较高的前照灯光源，并依据光源设计出合理的前照灯反射器，能够与结构设计的组员相配合。
第四，通过公司的软件，将数据模拟出前照灯光源照射出来的光强分布，合理的调整光源与反射器的角度，使之与法规相符合，检验与完善前照灯的光学设计。
撰写毕业设计论文，同时总结出本设计中的改进和不足之处，展望未来该车型前照灯设计的趋势和值得努力的方向。
最后，给出毕业设计的心得体会。
关键词：FAW-A1前照灯设计光学设计光源的选择对比反射器设计AbstractAs car modeling is largely depends on the headlamps, and headlamps lighting quality is important for traffic safety, therefore, in this article to auto works - A1 as the research background, design and manufacturing of automobile headlamps FAW-A1 car headlamps are introduced the main module design and manufacturing, mainly include: appearance analysis and design, structure analysis and design, analysis and reflection optical lens design, analysis and headlamps headlamps vibration mold flow analysis. At the same time, in which A1 headlamps, on the basis of the overall design, focus on the optical design of headlamp has carried on the research and study. Designed to satisfy the vehicle headlamps in the optics industry standards. Also to meet the requirements at the same time, strive to make the design cost is low, good quality, beautiful appearance into body.Based on the thesis, the main work is as follows:First, understand the contents of the specification, design task; Reading a lot of useful information related with headlights headlamps and literature; Translation English literature related to light.Second, through the communication and engineers, and related information collecting learning automobile headlamps, clear their respective design task, design task arrangement and schedule listed, with the structure design and vibration analysis of group discussion, draw a relatively reasonable plan diagram.Third, according to regulatory requirements, serious contrast selection, screening of high cost performance of lamps, and according to the light source to design reasonable headlamp reflector, can be made to match the structure design of the team members.Fourth, through the company's software, the data simulate the lamps light intensity distribution, reasonable adjust the Angle of light source and reflector, and consistent with laws and regulations, inspection and improve the optical design of headlamp. Writing graduation design paper, at the same time, summarized the improvement and deficiency in the design, looking forward to the future of the car headlamp design trends and worth the effort direction. Finally, the experience of graduation design is given.Key words: FAW-A1; Headlamps designed; Optical design; The choice of light source; The design of the reflector目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.1.1 前照灯与行车安全 (1)1.1.2 前照灯的发展历程 (2)1.1.3研究现状 (3)1.1.4 前照灯设计常用软件 (5)1.2 选题目的及意义 (6)第2章前照灯设计基础及设计过程概述 (7)2.1 前照灯系统 (7)2.1.1 前照灯的基本结构 (7)2.1.2 前照灯的工作原理 (8)2.2 前照灯的主要部件 (9)2.2.1 光源 (9)2.2.2 反射器 (10)2.3 前照灯的相关标准 (11)2.3.1 概述 (11)2.3.2 中国汽车照明标准 (12)2.4 前照灯设计的理论基础 (15)2.4.1 光学基础 (15)第3章光源的选择 (19)3.1 常用前照灯光源 (19)3.2 本论文所选用的光源 (19)3.2.1 H4光源 (19)3.2.2 H7光源 (21)第4章反射器设计 (23)4.1 基础面 (23)4.2 分区设计 (23)4.2.1 H4光源的反射面分区 (24)4.2.2 H7光源的反射面分区 (25)4.3 总体设计 (26)4.3.1 采用H4光源的反射面 (27)4.3.2 采用H7光源的反射面 (28)4.4 光型图与等照度图的绘制 (30)4.4.1 H4反射器 (30)4.4.2 H7反射器 (32)第5章小结 (35)5.1 近光比较 (35)5.2 远光比较 (35)总结 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录 (41)汽车前照灯标准 (41)第1章绪论1.1 选题背景1.1.1 前照灯与行车安全汽车是现代社会中不可或缺的交通和运输工具，它给我们的生活带来了便利，也带来了问题。
HID汽车前照灯色温变化的原因及控制
H ID 汽车前照灯色温变化的原因及控制崔艳红(佛山市高明区职业技术学校,广东佛山528511)摘 要:H I D 汽车前照灯具有亮度高、节能、安全及经济等优点,在汽车照明中应用越来越广泛。
但使用中灯发生色温变化,影响其安全使用。
该文从H I D 汽车前照灯的电弧管形状与尺寸、电极封装位置与压封形状、金属卤化物填充与杂质以及工艺技术应用等方面进行了分析,同时提出了有效的控制措施,具有重要的现实意义。
关键词:H I D 汽车前照灯;色温;原因及控制The Reason and Control of the Change of HID Auto 2headl ampColor Te mperatureCu iYanhong(Foshan Gao m ing V ocational and Technical School,Foshan 528511)Abstract:H I D aut o 2headla mp have advantages of high brightness,energy saung,seacitg,econom ic and s o on,which is more and more widely app lied in the aut o motive lighting .Howerer,in the use of the light,the CT changes occur,which affects seri ously its safe use and quality .This paper mare the analysis of H I D headla mp shape and size of the arc tube,the electrade positi on and p ressure sealed package,metal halide filled and i m purities ,as well as technol ogy app licati on and other as pects .A t the sa me ti m e ,effective contr ol wasures have been put f or ward,which hare i m portant p ractical significana .Keywords:H I D aut o 2headla mp;col or te mperature;causes and contr ol0 引言H I D 汽车前照灯具有亮度高、耗电少、安全和经济等优点,在汽车照明中应用越来越广(表1为H I D 汽车前照灯的主要参数),H I D 汽车前照灯生产数量正呈加速增长之势。
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。
基于LIN总线的汽车HID前照灯自动调光系统
系 统 总 体 方 案 设 计
如 图 １ 示 ，系 统 可 分 为 三 个 所
卤素灯 泡相 比 ，ＨＩ Ｄ有 亮 度 高 、 寿 备 能够 全 自动 调 节其 照射 高 度 的系 部 分 ，即 车 身 高度 传 感 器 、 中央 控 命 长 、省 电等 优 点 。 统 ，也 可 称 之 为 前 照灯 水 平 自动 调 制单元和驱动执行单元。系统运作
可 以驱动 １ 个节点。 ６
总 线调 用 其 内部 函 数 来 完 成 ，所 以
之 所 以选 择 ＬＩ Ｎ总 线 ，是 因为 使 用 起 来 十分 简 便 。 内建 的 加 减 速
尔 （ ｅ） 司 生 产 的 它 已经是车用总线中较为普及 的一 算 法对 于 控 制步 进 电机 变速 运 动 非 Ｆ ｒ ｅｓｃａｌ 公 ｅ ＭＣ６ ＨＣ９ ８ ６ ８ Ｏ ＧＺ ｏ芯 片 为 主 ＭＣ 种 ，它 的优 点 是芯 片 价 格 低 廉 ，性 常有 效 。 Ｕ， 配 合 其 他必 要 元 件 组 成 控 制 单 元 电 价 比高 。ＬＮ总线信号传输速率可 Ｉ Ｌ Ｎ 总 线 从 节 点 电路 原 理 图 如 Ｉ
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ＭＣ 实验 中， Ｕ。 车身高度传感器
本课 题 获得 上 海 汽车 工 业 科 技 发展 基金 资 助 ，项 目编 号 ：０ １ ４０ ２０． ０ ７１电 手设 计 应 用 ｗ ．ａ ．ｏ ｃ ｗｗ ｅ ｗ ｃ ｍ．ｎ
正 是 由于 Ｈ Ｄ具 有 高 亮度 的特 光 系 统 。该 系 统 工作 时 ，会 根 据 车 情 况 如 下 ： 该 系 统 的 主 Ｉ 点 ，如 果 使 用 时 照 射 高 度 调 节 不 辆 负 载 的变 化 自动 调 整 ＨＩ 灯 的 ＭＣ （ ６ Ｈ ９ ８ Ｚ ０采 集车 身 Ｄ前 Ｕ ＭＣ ８ Ｃ ０ Ｇ ６ ）
汽车前照灯的基本要求
汽车前照灯的基本要求：对车辆前照灯光源的基本要求：1、安全、高效、节能车载能源特别是车载发电机容量的限制使车辆前照灯的功耗和电耗受到了制约，所以必须采用高效光源、在尽量低的能耗下取得尽可能好的照明效果。
曾经或正在使用的几种车用前照灯光源的主要参数如下：一只标准的35W车用氙气金卤灯的功耗仅为标准卤素灯的64%，而辐射光通量则为卤素灯的三倍，光效比卤素灯高4.5倍，寿命超过10倍，由此可见车辆前照灯的最佳选型必是氙气金卤灯。
车用氙气金卤灯的功耗小、体积小、光点也小，这使光利用率更高、灯具设计更为简单、体积更小，从而使汽车头部设计的自由度更大，更少需要考虑头灯的形状和体积。
小的头灯可使车身更为流线型、车灯安置位置降低、灯俯角减小从而使光束的射程更远。
在设计优良的灯具配合下标准车用氙气金卤灯的有效照射距离约200米，远远超过55W卤素灯，而右侧(右行车)照宽范围也超过卤素灯的一倍以上，其照亮情况示如Fig.2。
试验及计算结果表明，35W车用氙气金卤灯的照亮距离及宽度对时速120~150km/hr的车辆已经够了，能使驾车者有充分时间应对200m处的突发事件，保证行车安全。
2、严格的光型要求当驾车者在风驰电掣驾车夜驶、前照光束划破夜空、远探200m 内的路况时，其光束不应刺入对侧驶近的驾车者的眼帘构成眩光，否则可能酿成惨祸。
因此对汽车前照灯的光形、照度分布和照亮范围有严格的规定。
ECE R 98(对以气体放电灯为光源的汽车前照灯总成光束参数法规)有严格规定，严格执行这一法规是保证驾车安全的前提。
该法规规定在车辆前方25m处的竖直平面上的照度分布数据，右行车辆的照度要求示如Fig.3，图中标定的每一点都规定了照度范围，尤其是区域Ⅲ中(即图中H—HV—H2线以上区域)照度不能超过1lx，这是保证出射光束不至影响由对方驶近的驾车者视线的必要条件，同时驾车者有足够的视野，能看清前方200m及右侧足够宽的范围内各种事物和地面情况，避免事故的发生。
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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
系统中央控制单元采用飞思卡尔(Freescale)公司生产的MC68HC908GZ60芯片为主MCU，配合其他必要元件组成控制单元电路。
该芯片主要特性有：8位HC08型CPU，开发资源丰富，兼容性好；片载60KB Flash EEPROM，2KB RAM；24通道A/D转换模块，10位精度。
此外，选择飞思卡尔MC33399芯片与核心MCU通过SCI口相连，作为LIN总线收发器。
该芯片最多可以驱动16个节点。
之所以选择LIN总线，是因为它已经是车用总线中较为普及的一种，它的优点是芯片价格低廉，性价比高。
LIN总线信号传输速率可达19.2kbps，一般用在对汽车安全性要求不高的控制场合，例如电控门窗、车灯开关控制等。
LIN总线主节点电路原理图如图2所示。
图2 LIN总线主节点电路原理图
驱动执行单元
驱动执行单元，主要是通过获取LIN总线上的信号，来控制步进电机转动，从而带动前照灯反光板沿垂直方向转动，完成水平调光。
此处选择了美国AMI半导体公司的AMIS-30623步进电机控制芯片。
该芯片属高集成度芯片，内建了电源模块、控制器、LIN总线收发器和步进电机驱动。
其主要特性有：最高峰值电流输出达800mA；提供最高达16细分数的步进电机驱动；内建加减速算法；完全兼容LIN1.3规范。
由于AMIS-30623芯片本身不可重新编程，一切操作均通过LIN总线调用其内部函数来完成，所以使用起来十分简便。
内建的加减速算法对于控制步进电机变速运动非常有效。
LIN总线从节点电路原理图如图3所示。
图3 LIN总线从节点电路原理图
系统软件设计
软件方面，采用1ms定时中断采集，每次中断到来时采取一组传感器输出的电压值。
经过预判断后，将有效数据保留，带入公式计算，得出需要步进电机转动到的目标位置。
通过LIN总线向相应的AMIS-30623芯片发送信号，控制步进电机按加速—匀速—减速的方式平稳运动到相应位置。
该程序在Freescale CodeWarrior 5.7.0环境下编译通过。
主程序流程如图４所示。
图4 系统主程序流程图
实验结果
为了验证该系统的动态调光性能，在实验室环境下搭建了一个能够模拟车身俯仰运动的实验平台。
实验过程中，控制平台本身按一定幅度作俯仰运动，测得调光系统阶跃响应时间约420ms，调整时间小于1s，稳态误差约0.035°，满足了动态自动调光的基本要求。
结语
该系统实现了对汽车前照灯自动调光的基本功能，为进一步开发更为复杂的自适应前照灯系统(Adaptive Frontlighting System)奠定了基础。
此外，该系统实际上是一套基于LIN总线和单片机的小功率步进电机控制系统。
LIN总线作为一种成本低廉、有较强容错性的局域总线，在汽车和工业控制等环境中正得到越来越广泛地应用。
该系统易开发、易维护、成本低廉，可最多添加至16个子节点，增减节点前后软件方面完全兼容，无需重新编程。
因此，该设计方案在小功率步进电机控制领域具有一定的推广价值。