LED汽车前照灯的设计与仿真研究资料下载.pdf
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随着半导体照明产业的不断发展，LED光源正逐步向汽车大灯、尾灯等产品过渡，呈现出由内向外、由后向前的发展趋势。
2009年第1000万辆汽车的诞生标志着我国已经进入世界汽车生产大国的行列，LED在汽车照明系统的潜在市场份额巨大，其中又以提供夜间照明的车外用前照灯最具发展前景。
LED作为车用光源有几大优势：
1、LED光源在光学设计上拥有相当大的灵活性，能够轻松地适应不断变化的汽车风格设计；
2、目前LED的发光效率已经能够达到HID（HighIntensityDischarge，高强度气体放电灯）的标准，将其应用于汽车照明领域指日可待；
3、LED的发光色谱接近日光，利用它作为车用光源可以提高行车安全。
因此LED很有可能取代传统的车用光源而成为车灯市场的主流。
作为汽车照明的一项关键技术，LED汽车前照灯仍然有很多难题需要攻克，配光设计就是一个具有挑战性的研究课题，LED不同于传统汽车光源的光学特性，使得传统光源的光学设计也不再适合LED光源。
本文着重研究了LED作为汽车前照灯光源的配光设计，其主要的设计思想是：
无需配光透镜，挡光板及复杂的计算程序，利用抛物面发射器与LED并结合两者的偏移与旋转来分析光分布。
其中车灯光通量的大小由所选LED的流明数来决定，车灯标准要求的光照度由LED光源和抛物曲面反射器和共同作用而实现。
抛物曲面反射器模型由CATIA软件来建立，通过光学软件Tracepro反复调用不同的模型来追迹光线得到最后的配光效果。
利用传统光源的配光设计简单，但是能量损失率高、配光效果不好，现有的LED前照灯设计虽然能获得很好的配光效果，但是设计过程要牵涉到复杂的计算程序、设计周期长，能量利用率低下也是目前LED前照灯配光设计不足所在。
本文综合了传统设计和现有设计的优点，设计的主要目标有：
l、配光效果尽可能好；
2、配光过程中能量损失率尽可能低；
3、设计尽量简化、周期尽可能短；
4、材料尽可能省。
关键词：
LED汽车前照灯；
抛物面反射器；
配光设计；
照度ABSTRACTABSTRACTLED（LightEmittingDiode）hasitssuperiorperformancesoflonglife，smallvolume，anti-quake，saveenergy,environmentalprotection,andhasbeenwidelyappliedinautomobilelightingdomain,suchasinnerinstrumentbacklightsource，innerlightingaswellasvehicleoutsidesignallightandSOonAstheunceasingdevelopmentofsemiconductorlightingindustry,LEDlightsourceisintransitiontothesourceofLEDheadlamp，taillamp，andithasbeenpresentingdevelopmenttrendgraduallyfrominsidetooutside，frombackwardtoforwardIn2009the10，000，000thautomobileSbirthsymbolizesthatOurcountryalreadyenteredtherankofautomobileproductionpowerworld，LEDSpotentialmarketshareishugeintheautomobilelightingsystem，andtheexternalautomobileheadlampwhichprovidesnightlightingismosttohavetheprospectsfordevelopmentLEDhasseveralbigadvantagesasautomobileSOurCe；
1st，LEDhasconsiderableflexibilityintheopticaldesign，Caneasilyadapttochangingdemandofautomobilestyledesign；
2nd，LEDluminousefficiencyhasalreadyuptothescratchofHID，appliesitintheautomobileilluminationdomainisjustroundthecomer；
3rd，LEDlightemittingchromatogramisclosetothesunlight，useLEDtobevehiclelightsourcecanenhancethetrafficsafetyThereforeLEDismostlikelytoreplacethetraditionalsourceto，becomethemainstreamofheadlightmarketAsakeytechnologyofautomobilelighting，theLEDautomobileheadlampstillhasmanydifficultproblemstoattackandcapture，LEDlightdistributionisachallengingresearchsubject，LEDSopticalcharacteristicisdifferentfromthetraditionalautomobilelightSOurCe，causedthetraditionalopticaldesignalsonolongertosuittheLEDlightsourceLightdistributiondesignofautomobileheadlampbasedonLEDsourceismainlyresearchedinthisthesis，themaindesignconceptis：
Lightdistributionlens、glareshieldandcomplexcomputationalprocedurewerenotrequiredinthisdesignprocess，lightdistributionwasanalyzedbyusingparabolicreflectorandLEDcombined、析tllbothII广东工业大学硕士学位论文displacementandrevolvingThefluxofautomobilelampisdecidedbytheLEDSlumenvalue，theilluminationneededbythelampstandardiscometruebytheinteractionbetweenLEDsourcesandparabolicreflectorsParabolicreflectormodelisestablishedbytheCATIAsoftware，invokingdifferentmodelsthroughTraceprototraceraysrepeatedlytoobtainthefinallightdistributioneffectThelightdistributiondesignoftraditionstyleissample，buttherateofenergylossishighandtheeffectoflightdistributionisnotverywellManyexistingLEDheadlampdesignCanobtainthebetterresult，butthedesignprocessrequirecomplexcomputationalprocedure，longdesigncycle，lowerenergyutilizationisalsotheshortageofpresentLEDheadlampdesignThisarticlesynthesizedthetraditionaldesignandexistingdesignmerit，thedesignessentialtargetincludes：
1st，theresultoflightdistributionisperfect；
2nd，inlightdistributionprocesstherateofenergylossisaslowaspossible；
3rd，easierdesignprocessandshortdesigncycle；
4th，thematerialsavesasmuchaspossibleKeywords：
LEDautomobileheadlamp；
parabolicreflector；
lightdistributiondesign；
illuminationIIICONTENTSCONTENTSABSTRACTICONTENTSIVChapter1Introduction111BackgroundandSignificanceoftheSubject112Researchstatusathomeandabroad213Themainresearchcontentsofthethesis5Chapter2BasictheoryofwhiteLED721LightemittingprincipleofLED722OpticalparameterofLED8221RelativeSpectralDistribution8222PeakemissionWavelengthandFmlWidmHalfMaximum9223SpectralLuminousEfficiencyfunction10224LuminousFlux11225LuminousEfficiency一12226LuminousIntensity12227Illuminance132：
!
8Luminance1423ChromaparameterofLED14231ColorTemperature152：
；
2ColorRenderingIndex15Chapter3DesigntheoryofLEDheadlamp17：
1Designmethodofheadlamp17311Headlampbasedontraditionalparabolicsystem17312Headlampbasedonprojectorsystem17313Headlampbasedonfreeformsystem1832Designprincipleofheadlamp19VI广东工业大学硕士学位论文321Choiceofreflector19322Iitendue：
2033Introduceofcorrelativesoftware22Chapter4LightdistributiondesignofLEDheadlamp2441Governmentstandardofheadlampdesign24411Lightdistributionstandardoflowbeamandhigh-beam24412DraftofLEDheadlampforautomobile2742ChoiceofLEDlightsource2943Simulationofhigh-powerLEDlightsource2944AnalysisofLEDlightformsimulatedbyTracepro32441ShapeofLEDemittingsurface32442SizeofLEDemittingsurface32443Distributionoflightenergy3345Lightformdistributionscheme3746DesignofCombinedparabolicreflector38461Constituteabasicparabolicreflector38462Choiceofspacebetweenreflector39463Adjustthelightform44464Designandsimulatedofcombinedparabolicreflector47Chapter5ResearchofheatexchangetechnologybasedonhighpowerLED5151Heatproblemofhigh-powerLED5152Choiceofheatexchangetechnologymethod5153Experimentandanalysisofheatexchange53Conclusionandexpectation58References60Publicationduringthestudyformasterdegree63PrometheanDeclare64Acknowledgements65VII第一章绪论第一章绪论11本课题研究的背景及意义从电光源诞生到现在已经有一百多年的历史，在这段时间内，汽车照明经历了蜡烛灯、乙炔灯、白炽灯、卤素灯和HID五个重要的发展阶段【l】，上个世纪末，随着人们节能环保意识的提高以及半导体照明技术的快速发展，LED光源逐渐成为汽车照明的新宠。
半导体照明产业的上游是衬底晶片及衬底生产，中游为芯片设计及制造生产，下游为封装与测试，由于产业的高科技性，因此产业链中的衬底、外延、芯片、封装及应用需共同发展。
在上游中游的外延片芯片领域，我国大陆的研究和生产起步较晚，技术主要集中在日本、美国、欧盟、韩国以及中国台湾等地，国内与国外差距还比较大，技术还不成熟，目前大陆能够批量生产芯片及外延片的企业大概只有10余家，其中可以生产外延片的企业更是少之又少。
由于外延片技术要求很高，大陆很多的芯片厂商基本上都是从国外购买外延片然后加工成芯片，但是加工出来的芯片质量普遍偏低，尤其是在亮度和光效方面。
相对而言，我国LED封装技术比较成熟，在国内拥有一大批LED封装企业，封装产品的产量也已经达到世界第一。
2008年我国LED封装产值达到185亿元，较2007年的168亿元上升了10，高科技只有经过应用于具体产品并推广才能真正实现产业化，目前看来下游才是我国发展半导体产业的重点，在缩小与国外芯片制造技术差距的同时，应发挥我国的优势，将LED下游的封装与应用技术提升到一个新的高度。
1997年LED便己应用在车用光源中，汽车用照明光源种类繁多，当时主要集中在车内仪表、
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