汽车自由曲面前照灯反射器仿真设计及照明模拟

自由曲面前照灯是最具发展潜力的前照灯之一。自由曲面前照灯的反射器是无法用数学方程来描述的自由曲面,其设计一直是前照灯设计中的一个难点。研究用计算机仿真设计来进行自由曲面前照灯的设计。其主要内容包括光源建模、自由曲面反射器的设计和前照灯照明效果模拟三大部分。论文给出了设计实例结果。

汽车前照灯用LED光源的光学设计

LED光源作为汽车照明系统的一门关键技术,LED汽车前照灯的配光设计是一个具有挑战性的研究课题。根据光通量及色度指标的要求选择LED光源,采用抛物面反射器并结合两者的偏移与旋转来分析光分布。每个LED光源拥有独立的光学系统,并负责配光屏上不同区域的照度,近光系统采用8个LED,远光系统采用10个LED。用CATIA三维设计软件画出组合反射器模型图,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。设计中无需配光镜、挡光板以及复杂的计算程序,设计周期短、配光效果好,给出的配光模拟照度值完全符合最新出台的GB4599-2007标准。

汽车前照灯设计原理的研究

汽车前照灯主要是提供司机驾驶时前方的路面照明,保障行车的安全,它是汽车的重要组成部分。汽车前照灯在结构上一般有光源、反射器、配光镜三部分。分别从这三部分的原理、国内外研究进展、相关的法规和配光检测、前照灯的分类等方面展开论述,分析了几种新颖的LED前照灯设计,总结了前照灯设计的一般步骤,介绍了当前热门的自适应前照灯系统(AFS)。

LED汽车前照灯高效抛物反射器的研究

根据非成像光学和光度学理论,针对LED光源的发光特性和汽车造型设计要求,分析了影响抛物反射器能量利用率的几何参数,导出了抛物反射器的光能利用率与反射器的口径、收光角及抛物镜主轴相对LED光源的角度的解析关系式。分析结果表明,反射器单位口径的光能利用率随口径的变化并非单调,而是存在着峰值,当收光角为70.53°时,单位口径收光效率最大值;对一定光学扩展量的抛物反射器,通过旋转LED光源,可以进一步提高光能利用率;抛物反射器的收光角不同,最佳的旋转角度也不同。TracePro仿真模拟结果与理论分析结论基本一致,所得结果为抛物反射器的优化设计提供了理论依据。

汽车前大灯反射镜BMC热固性注塑模设计

以一副汽车前大灯反射镜模具为例,叙述了预制整体模塑料的注射成型工艺过程,分析了模具结构与热塑性注塑模的典型区别和特点,并介绍了模具标准件、材料及热处理。

自由曲面前照灯的近光配光设计

汽车设计上的新变化使自由曲面前照灯成为车灯设计的主流,自由曲面前照灯的配光设计是一个具有挑战性的研究课题。可以通过特定的自由反射曲面实现预期的照明效果。该文介绍了自由曲面前照灯的设计思想和步骤,基于光线追踪原理对自由曲面反射镜的近光配光设计进行了理论分析,利用Tracepro软件对H7光源进行了自由曲面反射镜设计,并给出了设计实例,最终仿真出该设计在25 m配光屏的实际配光效果。根据ECE法规对前照灯近光配光的要求进行了分析讨论。

基于多椭球反射器的LED汽车近光灯设计

基于大功率LED芯片的类朗伯体发光特性、GB 25991—2010标准要求和非成像光学理论,设计了一套由变截面椭球体反射器、挡板和自由曲面透镜组成的投射式LED前照灯近光系统。采用Monte-Carlo光学追迹法进行仿真分析,并加工了近光灯样件,测试其配光性能。结果表明:由变截面椭球体反射器、斜切角度为17°的挡板和具有能量分配功能的自由曲面透镜组成的LED汽车近光灯有利于形成"水平方向宽,垂直方向窄"的近光光型和清晰的明暗截止线;各主要测试点及区域的照度值满足标准的限值要求,且该系统的光能利用率相对于传统近光灯系统提高近10%。

Coons曲面在汽车前照灯多曲面反射镜设计中的应用

采用Coons曲面造型可以满足前照灯反射镜固定边界条件下曲面变形的需求.为使Coons曲面的形状容易调整,采用Bernstein基函数来构造跨界导矢,这样曲面4条边界上的跨界导矢可以分别逼近4个矢量,只需给定4个矢量就可以控制Coons曲面的形状.为进一步简化曲面形状调整方法,并使控制量与曲面的空间位置无关,采用3个标量作为控制量,分别控制曲面凹陷的深浅和偏向.这3个标量为前述4个跨界导矢逼近矢量和曲面4个角点位置矢量的函数,调整3个标量就能修改曲面跨界切矢的模长和方向组合,从而改变曲面的形状.仅用3个标量的Coons曲面变形方法实现了固定边界条件下曲面前照灯反射镜曲面的快速变型.

LED汽车前照灯结构设计

汽车照明系统是汽车安全行驶的重要保障,而汽车大灯在汽车照明系统中起着至关重要的作用;针对目前LED车灯光路效率不高、结构复杂、穿雾能力弱等问题,设计出一种基于椭球面作为LED点光源反射体的车灯光学系统,该系统主要由LED光源、椭球面反射体、凸透镜、散热装置和控制电源等部分组成;理论计算表明,光线从椭球面的一个焦点出发,经椭球面一次反射,反射光线汇聚到另一焦点,当该焦点与凸透镜焦点重合时,再经凸透镜折射可得到一束平行光即为所需远光,从而验证该结构的合理性;最后参考现有车灯尺寸,对其结构参数进行优化设计及效率计算,结果表明该LED汽车远、近光灯系统光路效率高达,相比于其他LED汽车前照灯效率提高了,为后续进一步开发和设计该类型车灯提供理论依据。

基于光源封装的头灯近距离暗斑的解决方法

针对旋转抛物面反射器头灯近距离存在中心暗斑的现象,提出平面大角度光源、平面大尺寸光源以及立体光源三种基于LED光源封装方式的解决方案,并对其分别进行建模仿真。仿真结果显示,立体光源对头灯近距离中心暗斑现象有明显改善作用。研究立体光源不同的凸起中心高度对头灯近距离光强分布的影响,并制作出4种不同凸起中心高度的立体光源实物。结果表明,凸起中心高度为0.9mm的立体光源安装在旋转抛物面反射器头灯内时,其在25cm目标面上的照度均匀度由之前的9.6%提高至93.2%,改善效果显著。

车灯反射镜的逆向设计与质量检验

车灯的配光性能对行车安全性具有重要影响,必须达到严格的质量标准。反射镜是影响车灯配光性能的核心组件,因此具有较高的设计要求。逆向设计技术是消化吸收先进技术并缩短产品开发周期的重要手段,将其应用于车灯反射镜的设计开发中能降低设计难度并缩短开发周期。文章结合反射镜的结构特点分析了逆向设计的思路,并从过点精度、拔模、壁厚和装配干涉四个方面对设计数据进行质量检验,确保最终的反射镜产品能够满足设计要求和使用需求。文章介绍的反射镜产品逆向设计和质量检验技术,对其他产品的逆向设计和开发具有很好的参考价值。

多曲面反射体前照灯配光设计

由于汽车的造型很大程度上取决于前照灯 ,而传统的配光镜配光已无法满足要求 ,因此多曲面反射体配光成为前照灯配光技术的发展趋势。从计算光形分布和测试点的照度值两方面介绍了配光设计的计算方法 ,具体运用了光线追迹法和逐点计算法 。

基于Zemax的新型匀光鳞甲反光杯系统设计

为进一步优化传统反光杯在匀光、防眩光等方面的问题,基于Zemax仿真软件设计出了一种匀光性能优越的鳞甲反光杯。仿真结果表明,在杯前25 m处的配光屏幕上,最大光照强度为234 lx,中心HV点的光照强度大于0.80 Emax,各指标均符合国标GB 25991—2010《汽车用LED前照灯》的要求。将鳞甲反光杯与微透镜阵列相结合,使配光屏幕上的最大光照强度减小至59.51 lx,在各项指标仍符合国家标准的情况下,该系统的光斑能量更加均匀,且中心区域的光强进一步降低,光斑边缘过渡更加柔和,防止汽车远光灯产生眩光的效果更好,可以大量应用于汽车前照远光灯。

基于光源利用率的投影式汽车前照灯近光配光设计

由于常用旋转或复合椭球面的投影式前照灯多采用反射器和挡板的近光配光方式,具有光源利用率较低的不足,为此本文研究了一种变焦点的椭球面反射器设计方法,该方法通过改变反射器曲面的焦点和参数来构造一种基于无挡板的投影式汽车前照灯近光反射器。本文首先分析了投影式椭球面反射器光源与焦点位置关系对近光光配的影响变化规律,其次阐述了变焦点椭球面反射器的设计基本原理,然后建立了具有五个区域的反射器椭球面的三维方程式,并构造了椭球面上经纬线的变化函数,通过在MATLAB中计算得到曲面上空间点分布,将空间点分布导入三维软件Rhino中得到椭球面反射器三维模型,最后将三维模型导入光学软件LucidShape中,进行光学模拟,结果表明与传统设计方法相比,采用该方法设计的汽车前照灯反射器的近光光利用率可提高20%以上,且水平方向照射范围在±20°以上,满足GB4599—2007汽车用灯丝灯泡前照灯法规要求。

汽车前照灯反射器自由曲面的设计步骤和技巧

前照灯是汽车不可缺少的装备之一 ,它的设计制造是集光学、机械、模具、材料、计算机、CAD技术以及美学等多种学科为一体的综合性高新技术。本文论述了目前最流行的自由曲面前照灯的光学设计方法和技巧。

基于LED光源的大型客车前照灯设计

LED作为优质前照灯光源已在部分豪华轿车上使用,但在大型客车前照灯上的应用鲜有报道。相比小轿车,大型客车的结构特点非常有益于LED前照灯的光学和散热系统设计,因此更具技术和成本优势。以一款大型客车前照灯的LED光源替换设计为例,给出了各部分设计思路和实现方案,并对设计模型进行了计算验证分析,各项指标均满足国标要求。方案中利用传统的抛物面反射镜和柱状透镜进行组合光学设计,具有设计简单、易于加工和安装的典型特点,有利于大型客车LED前照灯的推广应用。

基于电加热管系统技术的反射镜注塑模具设计

以汽车前大灯反射镜为研究对象,根据其结构特点以及使用性能,设计了一套电加热管控制系统的模具。该汽车前大灯反射镜有3个倒扣,因此需要设计3个侧抽芯机构。研究了模具的浇注系统、排气系统、成型零件、温度控制系统、侧向抽芯机构、定位导向系统和脱模系统,比较了该注塑模具设计与传统设计方法的差异。该模具生产效率高、可靠性好。

B样条曲面在汽车前照灯设计中的应用

B样条曲面的特点决定了其在汽车灯具设计方面能够被广泛应用。本文首先简介了 B样条曲面的数学原理及其特点 ,然后结合作者开发的应用于自由曲面反射器 FFR (Free Form Reflector)前照灯设计的程序 ,介绍了程序内容和验证方法 ,最后总结了 FFR的设计方法及步骤。

农用运输车前照灯反射镜设计

简介农用运输车前照灯配光要求,以YJ160×100—1双联前照灯为例,重点介绍了农用运输车前照灯反射镜设计原理。

基于Solidworks的汽车前大灯玻璃制品压制成型模设计

根据汽车前大灯玻璃制品自动压制成型工艺的特点,利用Solidworks软件对成型制品的模具进行设计,缩短了模具设计周期,提高了模具结构的合理性。经试模验证,生产的制品几何尺寸和光学参数符合要求,有效地缩短了制品的开发周期,提升了企业的竞争力。