基于改进滑模控制策略的汽车LED前照灯驱动器设计

为了实现汽车LED前照灯远近光光照度和色温的无极调节,提出一种基于改进滑模控制策略的新型LED前照灯驱动器设计方案。采用4路独立控制的Boost变换器作为主电路拓扑,分别控制近光暖光、近光冷光、远光暖光、远光冷光灯组,构建了该电路拓扑的数学模型,并提出了一种新型复合滑模控制策略。在此基础上进行了软硬件设计,研制了一台36 W的试验样机,对该控制策略进行了试验验证。结果表明:基于提出的新型基准占空比调制的复合滑模控制策略设计的LED前照灯驱动器可分别通过设置参考电流值和色温给定系数无极调节LED灯的光照度和色温;近光冷、暖LED的输出电压纹波约为1 V,响应时间仅约为0.1 s,系统输出稳定、响应速度快、切换流畅。研究结果可为汽车LED前照灯的自动化设计提供参考。

基于LED光源DLP前照灯系统策略研究与验证

本文以LED辅助光源的DLP前照灯系统为研究对象,开发一种应对多种场景需求的DLP前照灯系统策略及控制逻辑。采用整车及系统台架实测验证,试验结果表明,LED辅助光源的DLP前照灯系统能够很好实现人车防眩目,坡度及转弯、高速公路等工况自动照明,提高夜间行车驾驶安全。

面向LED汽车前照灯的热管数值模拟与实验研究

为提高LED汽车前照灯的散热性能,设计了一种面向LED汽车前照灯的热管散热系统。采用数值模拟和实验研究相结合的方法综合分析和优化该热管理系统的传热性能。结果表明:LED汽车前照灯在结合了热管技术后,LED灯芯处的结温度能够降低20~30℃。该散热系统的散热效率得到了明显提高,且结构紧凑,其在空间有限的情况下也能有良好的散热,为热管技术在汽车LED大灯上的应用提供了参考。

前照灯双反射镜近光截止线模糊原因探讨及对策

文章基于ECE和国标的不足,阐述近光截止线对客户的影响和形成机理。从反射式LED车灯光学系统的内部结构图,分析某项目近光明暗截止线模糊的影响因素,确定反光镜的镀铝品质、产品变形和球头脱落是关键影响因素,通过实施相关的对应措施,产品的光学性能得到明显改善。该项目所体现的设计分析方法将对后续反射式LED前照灯的设计具有一定的指导作用。

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%。

大功率LED汽车前照灯散热装置的设计与分析

伴随着LED制造工艺水平的不断提高,大功率白光LED逐渐应用于各类照明领域。但是随着LED芯片工作时间的推移,其结温不断升高,导致LED芯片发光效率和可靠性不断降低,甚至失效。本文针对LED芯片发热严重的问题,运用PROE设计了三款90W汽车前照灯及散热装置;运用ANSYS分析软件分别对三种散热装置在自然对流和强制对流条件下进行热分析,通过对比最终确定采用强制对流均温板式散热方案。对设计的前照灯进行实验测试,车前灯连续工作5个小时,测得LED芯片结温始终小于80℃,有效地解决了大功率LED汽车前照灯的散热问题。

投射式LED汽车前照灯的光学设计

依据GB 4785-1998选择偏蓝成分较少的暖白色LED光源,采用多椭球反射杯、挡光板和非球面透镜的投射式系统,设计出一套LED汽车前照灯.其中每个LED光源都有各自独立的光学系统,设计了消球差的非球面透镜和平面挡光板,模拟分析了多椭球反射杯垂直截面椭圆和水平截面椭圆的最佳焦距.采用3个单个LED光学系统构成近光系统,在近光的基础上增加4个单个LED光学系统构成远光系统,其近光系统明暗截止线很清晰且近光和远光系统配光性能的模拟结果都满足GB 4599-94要求.

基于电流体动力学的LED前照灯散热

针对现有散热方式的不足,提出基于电流体动力学（EHD）原理的散热方案,利用放电产生的离子风对LED前照灯进行热管理.对4种针电极排布形式和4种放电间距的降温性能进行试验测试,测试了散热系统在25~75℃环境温度下的散热效果.研究结果表明：当放电功率为1.5 W时,采用1×11针状电极布置、10mm的放电间距,LED的散热效果最佳;当环境温度为80℃时,芯片引脚温度为104.8℃,可以满足LED前照灯的使用要求.利用EHD散热系统可以实现与压电式风扇接近的散热效果,系统热阻从3.83℃/W降为1.9℃/W.

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。

一种便携式野战LED手术头灯的设计

目的:研制一种便携式野战LED手术头灯。方法:以大功率LED为点光源,采用可编程逻辑控制技术,智能锁定工作功率,始终保持亮度恒定;通过4个层次的光学设计,将LED的出射光线汇聚于手术照明区域内,光斑洁净均匀,聚焦效果好;采用人体工学设计的头带,结构精巧,无任何外接连线;灯头万向可调且定位稳定,配置有双目放大镜,可清晰放大物象;特殊设计的电源模块,防水防汗。结果:经测试,整台手术头灯结构精巧、舒适便携,光斑均匀、视场柔和,低耗高照、续航时间长,手术使用非常方便。结论:该手术头灯非常适用于野战卫勤,建议列装。

3片独立自由曲面式LED汽车近光灯光学设计

为了使车辆驾驶员在夜间能够得到充足的照明,并且避免对面会车司机眩目,设计了具有明暗截止线的近光系统。根据GB25991-2010汽车用LED前照灯配光标准,尝试使用大功率白光LED和结构简单、光学利用率高的自由曲面反射镜(FFR)来实现前照近光灯的设计。以非成像光学为理论基础,建立了LED光源出射光角度和照明面上坐标的对应关系,结合折反射定律计算自由曲面上点的坐标。合理划分基础面,并优化调整各子面的面型数据,实现配光要求。采用3颗LED共同实现近光功能,每颗LED均有各自独立的光学系统。测试结果表明:设计的光学系统效率达到54%,且近光截止线清晰,满足标准对各测试点照度的要求。

用于投射式LED汽车前照灯的新型配光镜的设计

在投射式LED汽车前照灯系统中,用大齿距等厚菲涅耳非球面透镜代替传统的非球面透镜作为投射透镜,可使系统轻量化、小型化,提高系统总体性能,满足更加自由的汽车造型要求。根据斯涅耳定律和费马原理,推导出了新型大齿距菲涅耳非球面透镜面型设计的一般公式,建立了面型与齿距厚度、后截距、入射光孔径角等的关系。应用Matlab和Tracepro软件,建立了实体模型。仿真结果表明:新型透镜可满足汽车前灯国标(GB4599蛳2007)的配光要求;与非球面透镜相比,新型透镜的扩光能力更好,视野范围更宽,能有效改善眩光的影响,并减少了系统尺寸,使得系统更加紧凑。

汽车LED前照灯光生物安全性研究

分别对车用卤素前照灯(Philips,H7)与LED前照灯(德国KEM公司的LED Headlight 2S)的光生物安全性(包括视网膜蓝光危害、视网膜热危害、眼睛近紫外危害)进行了测试和实验结果的对比分析。所依据的评价标准和测试原理是GB 20145—2006《灯与灯系统的光生物安全性》所作出的有关规定。实验采用光色电综合分析系统和OST-300光辐射安全测试系统,分别测得卤素前照灯与LED前照灯的光谱特性,分析光谱的组成特点以及分别测试卤素灯与LED灯所产生的蓝光危害值、光谱辐射亮度值、光谱辐射照度值。再分别计算出其视网膜热危害值、眼睛的近紫外危害值及他们的曝辐限值。研究结果表明,两者所产生的视网膜热危害及近紫外危害均可忽略不计,LED的蓝光危害值达到1 783 W·m^(-2)·sr^(-1),远远高于卤素车灯,LED的显色指数为72.9,显色性差,远低于卤素车灯。根据测试的结果与前期的相关研究成果,针对LED前照灯面临的显色指数低、蓝光危害高的问题,文章提出了相应的LED车灯的改进措施。

采用小功率LED的汽车前照灯光学设计

为克服普通灯泡汽车前照灯耗能高、寿命短和现有LED(发光二级管,Light-Emitting Diodes)前照灯成本高的缺点,提出了一套采用小功率LED的汽车前照灯光学设计方案。采用48颗小功率LED,使得每颗LED照亮配光屏上的一块矩形区域。对单颗LED设计自由曲面透镜,光线经透镜出射形成一个矩形光斑。点亮不同的LED以及调整车灯的照射方向可以满足照明要求。模拟结果符合国家标准要求。采用小功率LED比普通灯泡寿命长,比大功率LED前照灯成本低,可靠性强,并且还能部分实现自适应前照灯的功能。

便携式LED医用头灯的设计与应用

目的:为了满足医护人员在医疗工作中进行局部照明的实际需要,自行设计了一种医用头灯,并使其能够在临床中得到普及和广泛应用。方法:采用国际上公认的新型固态冷光源—LED(半导体发光二极管),结合医院临床特点设计并试制一款便携式LED医用头灯。结论:通过临床试用普遍认为,该头灯可以减少医护人员在肉眼操作时造成的一些误操作,降低医护人员的视觉疲劳,提高工作效率,还可以为医院节省购置成本。

紧凑型LED汽车前照灯的开发

介绍了LED汽车前照灯应用概况,说明了LED汽车前照灯存在的问题,给出了开发紧凑型LED前照灯的建议,并对LED汽车前照灯的前景进行了展望。

LED前照灯离我们有多远?

本文综述了LED汽车前照灯光源和光学方面最新的研究和设计进展。

车用LED照明技术及现状分析

随着汽车工业的快速发展,对汽车节能减排及安全性能的要求越来越高,汽车照明系统的节能与安全问题已成为该领域研究的热点。作为第四代车用光源,LED有很多优于其他传统光源的特点。为此分析了车用LED照明的可行性和先进性,介绍了其典型的驱动电路,并着重研究了LED以及AFS在汽车前照灯上应用现状。介绍了车用LED照明面临的问题及应对措施,并对其未来发展进行了展望。

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。

一种LED汽车头灯驱动电路

针对LED汽车头灯大功率工作要求,基于MAX16831芯片,通过搭建开关电源升压电路,设计出一种大功率LED恒流源驱动电路.电路具备将车载电源12V转换至最高80V的升压功能,可驱动多颗LED,还能输出700mA到1A的恒定电流.整个电路结构简单,仅需少量外部元器件,同时电路性能可靠,工作温度为-40^+125℃,能够适应汽车恶劣工作环境,满足了大功率LED照明的电压电流工作要求.