ASAP模擬分析高亮度汽車 LED 前照燈的光學結構設計

隨著汽車工業的高速發展和LED光效的不斷提高,LED在汽車中的應用也越來越普遍。本文對LED汽車前照燈的光學結構進行了設計。在遠光燈設計時,采用側面放光的方式,光源發光經自由曲面反射,光線全部反射匯聚以達到遠光配光要求。在近光燈設計時,用3個相同的光學單元疊加以實現足夠的光通量。每個單元采用多橢球反射面將多芯片大功率LED光源發出的光進行匯聚,經擋板遮擋住部分光線以形成明暗截止線,光線再經透鏡匯聚后得到近光燈所需光型。最后,采用ASAP軟件實現了仿真,仿真結果表明此設計符合國家標準。 我們 采用 5 顆單顆 1 瓦的 LED 芯片,直線形串聯封裝在一個基板上,成為一顆 LED。芯片封裝排列長度 5.5mm。 所封裝的 LED 光源的光譜特性和輻射分布圖如圖 1、 2 所示。

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LED 汽車前照燈的光學設計: 遠光燈設計、近光燈設計

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ASAP模擬與分析結果:對設計采用光學設計軟件ASAP進行了光學建模 和仿真,測試屏幕在車燈前方25米處,(0,0)點為 屏幕中心。遠光燈等照度曲線如圖5所示,可見亮點 在(0,0)點右側,照度達到了遠光燈的要求。近光燈等照度曲線如圖6所示,明暗截止線清晰可見,大 照度值為29勒克斯。

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本文完成了 LED 汽車前照燈光學設計和模擬,研究了適合汽車用前照燈的 LED 封裝形式,采用多顆 LED 芯片直線型排列,以硅膠平面式封裝,實現朗伯體光源,達到較大照射范圍。同時采用 ASAP 軟件實 現了光學設計的仿真,仿真結果表明所進行的設計滿 足國家對汽車前照燈標準的要求。由于 LED 發光角度 大為 180 度,擋板只檔住了很少的一部分光線,傳 統源為 360 光源,需要檔板遮擋 50%的光線才能形成 明暗截止線,因此采用 LED 光源作為汽車前照燈近光 燈光源,不僅光源的效率要高于傳統光源,而且整燈的光利用率要高于傳統近光燈30%左右。

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