CN101915388B - 汽车led近光灯一种分区设计方法 - Google Patents

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Abstract

汽车LED近光灯一种分区设计方法。在配光屏幕上画出两个部分重叠的半圆或半椭圆区域，它们的中心位置均在HV点附近，第一个区域的上沿是水平线，第二个区域的上沿是一个倾斜15度的线段，每个区域主要对应一组LED，LED发光体的形状可以是任意形状，两个区域的配光元器件基本相似，第二区域的配光元件是将第一个区域的配光元件左右镜像，并旋转15度而成；通过划分出上述两个规则形状的区域，实现了将标准规定的分布不均匀的、难以设计的照度分布转换为两个相似的半圆形或半椭圆形的区域，两个区域相互重叠后就能形成符合标准的近光灯照度分布，进而大大简化了设计过程。

Description

汽车LED近光灯一种分区设计方法
技术领域
本发明涉及一种汽车近光灯的设计方法，尤其是汽车LED近光灯一种分区设计方法。
背景技术
发光二极管是21世纪具有竞争力的新型固体光源，与传统光源相比它具有寿命长、体积小、能耗低、可靠耐用、响应快、设计灵活、控制灵活等优点。LED已广泛用于车内照明装置及车外信号装置。随着白光LED技术的发展，单颗LED的光通量将不断提高，LED取代传统光源用于前照灯已成为必然趋势。
由于LED设计及控制灵活，可以对LED光源进行配光，达到设计者要求的光型。所以，选用LED光源作为汽车的近光灯光源，比选用其它光源进行的光学设计更加灵活且效果更加明显。但由于现在大都采取的是将配光区域分成多块(三块以上)部分重合的区域进行配光，且将配光区域的形状大多规定为矩形或近似的矩形，使配光过程变得较复杂且困难，影响配光的速度，阻碍LED作为汽车近光灯的广泛使用，进而影响白光LED取代目前汽车前照灯光源的进程。
发明内容
为了解决上述技术难题，本发明提供了使用LED近光灯一种分区设计方法。
本发明采用将配光区域划分为两个半圆形或半椭圆区域，由于该种分区的设计方法的配光方案简单易行，配光的光学系统简单，不仅能够解决LED作为近光灯的配光方面的问题，且有利于节省成本，适用于汽车LED近光灯的大规模推广使用。
在该设计方法中，首先建立系统的光学模型，在灯具的基准中心前25米过HV点设置一个与水平地面相垂直的配光屏幕；在配光屏幕上建立一个直角坐标系，采用毫米为单位，以h-h为x轴，取右方为正方向，v-v为y轴，取上方为正方向，HV作为坐标原点，在配光屏幕上画出两个部分重叠的半圆区域或半椭圆区域，分别以a，b表示，它们的圆心位置均在HV点附近，每个区域主要对应一组LED，LED发光体的形状可以是任意形状，针对a区设计配光元器件；将a区的配光元件左右镜像，并旋转15度后形成b区的配光元件，当两组LED点亮时，灯具满足近光灯的要求。
a区是一个水平放置的半圆形，上沿与水平的明暗截止线平行，该区包含标准中从交点HV起，水平向左以及向右扩展，包括25L和25R两点，主要覆盖了标准中规定的Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ区的主要范围。
b区是一个倾斜放置的半圆，其上沿与15度明暗截止线平行，覆盖了标准中规定的Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ区的主要范围。
a，b每个区都主要使用一组LED照明，当a，b两个区域同时照亮时，满足标准中近光灯的照度要求。
为了满足标准规定在水平方向不能有明显的照度跳变，该设计方法中的每个区域满足各区域内在横向上光强逐渐变化。
通过将区域划分成上述两个规则形状的区域，实现了将标准规定的分布不均匀的、难以设计的照度分布转换为两个相似的半圆形或半椭圆形的部分区域，两个区域相互重叠后就能形成符合标准的近光灯照度分布，进面大大简化了设计过程。
附图说明
图1是根据标准，按右侧通行规则的前照灯的照度分布图，在图中建立了xy坐标系；
图2是a区域的示意图，阴影部分为a区；
图3是b区域的示意图，阴影部分为b区；
图4阴影部分是a，b区的总的范围。
具体实施方式
下面结合实例讲述具体实施方案。
图1是根据标准，按右侧通行规则的前照灯的照度分布图，在图中建立了xy坐标系。在中国的国家标准《GB4599-1994汽车前照灯配光性能》中限定了近光灯一些区域的照度值，依据本发明中提出的坐标系，国家标准对各区及各测试点的照度要求如下：
Ⅰ区的坐标范围为y＜-750，如果使用白炽灯最大照度值为20勒克斯，如果使用卤钨灯最大照度值为2E50R勒克斯，E50R为50R实际照度；
Ⅲ区的坐标范围为y＝0(x＜0)及y＝x·tg15°(x≥0)的上方，最大照度值为0.7勒克斯；
Ⅳ区的坐标范围为-750＜y＜-375(-2250≤x≤2250)，最小照度值为2勒克斯；
Ⅱ区的坐标范围为由y＝0(x≤0)、y＝x·tg15°(x≥0)的下方及y=-750的上方所形成的区域除去Ⅳ区域。
测试点B50L坐标为(-1500，250)，最大照度值为0.4勒克斯；
测试点75L坐标为(-1500，-250)，最大照度值为12勒克斯；
测试点75R坐标为(500，-250)，最小照度值为6勒克斯；
测试点50L坐标为(-1500，-375)，最大照度值为15勒克斯；
测试点50R坐标为(750，-375)，最小照度值为6勒克斯；
测试点25L坐标为(-3960，-750)，最小照度值为1.5勒克斯；
测试点25R坐标为(3960，-750)，最小照度值为1.5勒克斯；
采用两组大功率LED，型号为LXMA-PW01-0100，a，b区采用同样的光学设计，a，b的圆心均在HV点附近，主要是一个半圆形光斑，半径为4.5米，采用一个透镜和一个水平反射面，放置在LED前方。
图2是a区域的示意图，阴影部分为a区，a区上沿为y＝50，a区的圆心坐标是在(0，50)上。
图3是b区域的示意图，阴影部分为b区，b区上沿为y＝x·tg15°+50，b区的圆心坐标为(0，50)。
图4中阴影部分是a，b区的总的范围。
经过测算，当a，b两个区域均点亮时，50R、75R两点照度值分别为7.3勒克斯、7.1勒克斯，所有点均完全满足国家标准对近光灯照度的要求。
本发明可由本领域的技术人员在不脱离本发明的精神的前提下作若干的修改，但所作的修改仍是在本申请的权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.汽车LED近光灯一种分区设计方法，其特征是：在配光屏幕上画出两个部分重叠的半圆区域，分别以a，b表示，它们的圆心位置均在HV点附近，每个区域主要对应一组LED，LED发光体的形状可以是任意形状，针对a区设计配光元件；
将a区的配光元件左右镜像，并旋转15度后形成b区的配光元件，当两组LED点亮时，灯具满足中国的国家标准《GB4599-1994汽车前照灯配光性能》中对近光灯的要求；
a区是一个水平放置的半圆形，上沿与水平的明暗截止线平行，该区包含标准中从交点HV起，水平向左以及向右扩展，包括25L和25R两点，主要覆盖了国家标准《GB4599-1994汽车前照灯配光性能》中规定的I、II、IV区的主要范围；
b区是一个倾斜放置的半圆，其上沿与15度明暗截止线平行，覆盖了国家标准《GB4599-1994汽车前照灯配光性能》中规定的I、II、IV区的主要范围。
2.根据权利要求1所述的汽车LED近光灯一种分区设计方法，其特征是：各区域内在横向上光强逐渐变化。
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