CN102121653B - 一种新型自适应led前照灯的设计方法 - Google Patents
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Abstract
一种新型自适应LED前照灯的设计方法，在该方法中，首先建立系统的坐标系，然后根据标准法规中有关近光、远光、城市道路和高速道路各点的照度要求，比较四种模式中光强基本不变区域和光强改变的区域，将配光屏幕上光分布区域划分为18个矩形，每颗LED对应的照亮一块矩形区域。本设计方法过程简单，易于实现，且和其它的自适应前照灯设计方法相比，可靠性更高、实现的功能更多，适用于汽车LED前照灯的大规模推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车前照灯的技术领域，尤其是一种新型自适应LED前照灯的设计方法。
背景技术
传统的汽车前照灯系统主要是由近光灯、远光灯等模块组合而成，其光束都是固定的，只能通过远光、近光的切换来控制照射距离和面积，实现的功能少，可靠性低，实际使用中传统的前照灯系统存在着诸多缺点，例如，车辆高速行驶的时候，由于照射距离有限，影响驾驶员对前方障碍物的可视性，不能保证安全制动距离，降低了车辆行驶的主动安全性，为此国外提出了自适应前照灯的概念，可以方便智能的实现远光、近光、高速道路照明和城市道路照明的不同功能，其中在高速道路上需要比传统远光灯有更远更强的光束，在城市道路上要比传统近光灯照的更宽，由于需要实现的功能太多，光学设计复杂，不易于实现，目前的设计方法尚不成熟。
发明内容
为了解决上述技术难题，本发明提供了一种新型自适应LED前照灯的设计方法。
一种新型自适应LED前照灯的设计方法，在该方法中，首先建立系统的坐标系，在灯具基准中心前25米过HV点设置一个铅垂的配光屏幕，在配光屏幕上建立一个直角坐标，以HV为坐标原点，以毫米为单位，h-h为x轴，取右方为正方向，v-v为y轴，取上方为正方向；根据标准法规中有关近光、远光、城市道路和高速道路各点的照度要求，比较四种模式中光强不变区域和光强改变的区域，将配光屏幕上光分布区域划分为18个矩形，每颗LED照亮一块矩形区域；按右侧通行规则，每个矩形区域的各顶点坐标如下：
第一区为(0，6030)，(-6590，6030)，(0，3480)，(-6590，3480)；
第二区为(6590，6030)，(0，6030)，(0，3480)，(6590，3480)；
第三区为(-7580，3480)，(0，3480)，(0，0)，(-7580，0)；
第四区为(0，3480)，(0，0)，(7580，3480)，(7580，0)；
第五区为(4240，1136)，(4515，108)，(0，0)，(275，-1028)；
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第十七区为(7410，0)，(14190，0)，(14190，-1972)，(7410，-1972)；
第十八区为(11690，-1972)，(15750，-1972)，(15750，-4374)，(11690，-4374)；
按左侧通行规则时，每个矩形区域的各顶点横坐标即为将按右侧通行规则下矩形区域各顶点横坐标乘以负一，每个矩形区域的各顶点纵坐标即为将按右侧通行规则下矩形区域各顶点纵坐标；
近光灯模式下，照亮配光屏幕上的第五、第六、第八、第九、第十、第十一、第十四、第十五、第十六、第十七区域；
远光灯模式下，照亮配光屏幕上的第三、第四、第五、第六、第八、第九、第十、第十一区域；
高速道路模式下，照亮配光屏幕上的第一、第二、第三、第四、第五、第六、第八、第九、第十、第十一区域；
城市道路模式下，照亮配光屏幕上的第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六、第十七、第十八区域；
按照标准和法规的要求，调节各区域的照度。
每颗LED配备一个反射面和辅助的光学元件，单颗LED光源发出的光线一部分直接照射到照明面上，一部分经设计的反射面反射到照明面上，最终在照明面上实现一个矩形的照明区域。
通过上述对光分布图的划分，将本来分布不均匀的、难以设计的照度分布划分为18个矩形，每个矩形区域对应一颗LED，并配备相应的反射面和光学辅助元件，使设计过程简化，易于实现。且和其它的自适应前照灯相比，本发明的可靠性更高、实现的功能更多，适用于汽车LED前照灯的大规模推广。
附图说明
图1是根据标准和法规，按右侧通行规则的近光灯的照度分布图，在图中建立了xy坐标系；
图2是将配光屏幕划分为18块矩形；
图3是近光灯对应LED组合的排布方案；
图4是远光灯对应LED组合的排布方案；
图5是高速道路对应LED组合的排布方案；
图6是城市道路对应LED组合的排布方案。
图中1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18代表矩形区域所对应的编号，其中A代表所用LED设为较大功率，B代表所用LED设为中等功率，C代表所用LED设为较小功率。
具体实施方式
现在按照右侧通行规则介绍一个具体实施例。
图1是根据标准和法规，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《GB4599-2007汽车前照灯配光性能》中限定了近光灯一些区域的照度值，按本发明中提出的坐标系，各点的照度如下：
测试点B50L坐标为(-1500，250)，最大照度值为0.3～0.4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75L坐标为(-1500，-250)，最大照度值为12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50L坐标为(-1500，-375)，最大照度值为15勒克斯；
测试点25R坐标为(3960，-750)，最小照度值为1.5勒克斯；
测试点25L坐标为(-3960，-750)，最小照度值为1.5勒克斯；
在标准中，I区的坐标范围是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区的坐标范围是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区的坐标范围是-750＜y＜-375(-2250≤x≤2250)，最小照度值为2勒克斯；
II区的坐标范围是由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。
在中国的国家标准《GB4599-2007汽车前照灯配光性能》中限定了远光灯一些区域的照度值，Emax为屏幕上照度值最大点，最小值为32勒克斯，HV最小值为0.9Emax勒克斯，HV点至1125L和1125R照度最小值为16勒克斯，HV点至2250L和2250R照度最小值为4勒克斯。
在ECE标准中限定了高速道路照明的一些区域的照度值，在B50L点的最大照度值为0.7勒克斯，BR点最小照度值为0.2勒克斯，最大照度值为2勒克斯，75R点的最小照度值为18勒克斯，III区的最大照度值为1勒克斯。
在ECE标准中限定了城市道路照明的一些区域的照度值，在B50L点最大照度值为0.4勒克斯，在HV点最大照度值为0.7勒克斯，50R点的最小照度值为6勒克斯，50L点的最小照度值为4.2勒克斯，最大照度值为15勒克斯，III区的最大照度值为0.7勒克斯。
通过对照度分布图的分析，将其划分为18个矩形块，每颗LED对应照亮一块区域，根据已划分的矩形区域块，确定每颗LED的功率，每颗LED都配备一个反射面和相应的光学辅助元件，使单颗LED光源发出的光线一部分直接照射到照明面上，一部分经设计的反射面反射到照明面上，最终在照明面上特定区域实现一个矩形的照明区域，具体光学设计见图3、图4、图5、图6。
对LED按从上往下、从左往右的顺序依次编号，每个矩形区域主要由对应编号的LED照亮，在图3、图4、图5、图6中，每个圆圈代表一颗LED，A代表LED以大功率工作，B代表LED以中等功率工作，C代表LED以小功率工作，在本实施例中，大功率表示LED功率为2-3瓦，中等功率表示LED功率为1-2瓦，小功率表示LED功率小于1.5瓦。
如图3，点亮其中的部分LED，其中的三颗设为较大功率，七颗设为中等功率，三颗较大功率LED为形成明暗截止线及照亮前方较远道路而准备的，其它的LED照亮前方较近路面及道路两侧，在配光屏上的近光灯光型满足国家标准对各区及各测试点的照度要求，且配光区域在水平方向没有明显的跳变。
如图4，点亮其中的八颗LED，其中部分设为较大功率，部分设为中等功率，较大功率LED主要用于形成远光光分布中的强光区域，可以测得所有点均满足国家标准中关于远光灯照度的要求。
如图5，点亮其中的十颗LED，其中部分设为较大功率，部分设为中等功率，在配光屏上测得各点的照度值满足ECE标准中关于高速道路照明的要求。
如图6，点亮其中的十四颗LED，其中部分设为较大功率，部分设为中等功率，部分设为较小功率，在配光屏上测得各点的照度值满足ECE标准中关于城市道路照明的要求。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及功效，以及部分的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种自适应LED前照灯的设计方法，在该方法中，首先建立系统的坐标系，在灯具基准中心前25米过HV点设置一个铅垂的配光屏幕，在配光屏幕上建立一个直角坐标，以HV为坐标原点，以毫米为单位，h-h为x轴，取右方为正方向，v-v为y轴，取上方为正方向；其特征是：根据标准法规中有关近光、远光、城市道路和高速道路各点的照度要求，比较四种模式中光强不变区域和光强改变的区域，将配光屏幕上光分布区域划分为18个矩形，每颗LED照亮一块矩形区域；按右侧通行规则，每个矩形区域的各顶点坐标如下：
第一区为(0，6030)，(-6590，6030)，(0，3480)，(-6590，3480)；
第二区为(6590，6030)，(0，6030)，(0，3480)，(6590，3480)；
第三区为(-7580，3480)，(0，3480)，(0，0)，(-7580，0)；
第四区为(0，3480)，(0，0)，(7580，3480)，(7580，0)；
第五区为(4240，1136)，(4515，108)，(0，0)，(275，-1028)；
第六区为(1980，-760)，(1980，-40)，(-2280，-40)，(-2280，-760)；
第七区为(-17029，728)，(-14130，728)，(-14130，-2751)，(-17029，-2751)；
第八区为(-7389，0)，(-4570，-1972)，(-4570，0)，(-7389，-1972)；
第九区为(-4570，0)，(-4570，-1972)，(0，0)，(0，-1972)；
第十区为(0，0)，(0，-1972)，(4570，-1972)，(4570，0)；
第十一区为(7410，0)，(4570，0)，(4570，-1972)，(7410，-1972)；
第十二区为(14140，580)，(16980，580)，(16980，-2930)，(14140，-2930)；
第十三区为(-15695，-1972)，(-11730，-1972)，(-11730，-4196)，(-15695，-4196)；
第十四区为(-7389，0)，(-7389，-1972)，(-14209，0)，(-14209，-1972)；
第十五区为(-11730，-1972)，(-11730，-3809)，(0，-3809)，(0，-1972)；
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第十八区为(11690，-1972)，(15750，-1972)，(15750，-4374)，(11690，-4374)；
按左侧通行规则时，每个矩形区域的各顶点横坐标即为将按右侧通行规则下矩形区域各顶点横坐标乘以负一，每个矩形区域的各顶点纵坐标即为将按右侧通行规则下矩形区域各顶点纵坐标；
近光灯模式下，照亮配光屏幕上的第五、第六、第八、第九、第十、第十一、第十四、第十五、第十六、第十七区域；
远光灯模式下，照亮配光屏幕上的第三、第四、第五、第六、第八、第九、第十、第十一区域；
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