绝密汽车车灯配光精讲

配光知识培训§§基本基本光学术语§基本配光知识§LED在车灯上的应用基本光学术语1.光通量：光源发射并被人的眼睛接受的能量之总和，即为光通量。因为光是电磁波，所以，确切地说，光通量指的是辐射体发出的波长在380nm到780nm之间的电磁波的能量的总和。单位：流明lm。符号：Ф.基本光学术语2.光强：光源在给定方向的单位立体角中发出的光通量。可以看出，光强是一个带有方向性的单位；因此，描述光强时，必须给定方向。光强与距离无关。符号：I。单位：堪德拉Candela(cd)。1cd=1lm/sr.光强的计算公式I=Ф/Ω(I=dФ/dΩ)基本光学术语§立体角：任意形状的封闭锥面所包含的空间称为立体角。单位：立体度。§立体度的定义：假定有一个圆锥，以锥顶为球心，以r为半径做一个球面，如果锥面在球面上所截出的面积等于r2，则该圆锥的立体角为一个立体度。一个立体度的半锥角大约为32.77度。基本光学术语§整个球面的面积为4πr2，因此根据立体度的定义，整球立体角为4π立体度；而半球的立体角为2π立体度。§光强用于信号灯：转向、制动、倒车、后雾灯、前/后位置灯等。基本光学术语3.照度：受照表面单位面积所接受的光通量。它是表示受光表面被照亮程度的一个量。在同一方向上，照度与距离的平方成反比。符号：E。单位：勒克斯lx；1lx=1lm/m2。照度的计算公式：E=Ф/A(E=dФ/dA)如果光强为1cd的点光源位于半径为1m的球的中心，那么球的内表面的照度应该为：E=Ф/A=(4πlm/4πm2)=1lx。基本光学术语照度示意图:基本光学术语下面是一些例子：§夏日晴天中午可达到100，000lx§冬日晴天中午可达到10，000lx§夜间晴空满月可达到0.2lx§夜间街道路灯1-50lx§一般办公室要求的照度100～200Lx§一般学习的照度应不少于75Lx§在40W普通灯泡正下方1m处的照度约为30Lx；如果加一搪瓷灯罩后可增加到73lx§40W荧光灯正下方1.3m处的照度约为90Lx基本光学术语4.亮度：光源（被照射面）在某一方向的单位面积的光强。单位：尼特nt；1nt=1cd/m2。它也是一个带有方向性的单位。主要应用于牌照灯的配光。§一般阴天天空亮度平均值为2000cd/㎡§太阳亮度约为20×108cd/㎡基本光学术语§光效：指的是光源的发光效率，就是光源所发出的光通量和它所消耗的电功率之比。单位：lm/w。§家庭用的一般白炽灯泡的光效约为7～20lm/W，而直管形荧光灯的光效约为30～60lm/W.所以使用荧光灯比使用白炽灯更能节约能源。91.43200lm35WD2S20.91150lm55WH124600lm25WH21W18.4460lm25WP21W光效光通量功率灯泡基本光学术语§发光强度系数（回复反射器）CIL(Coefficientofluminousintensity)它指的是在某一方向上回复反射器反射的光强值与回复反射器上的照度值的比值。它用来描述回复反射器的特性。HBLTechnologyWorkshop§基本光学术语§基本配光知识§LED在车灯上的应用汽车灯具基本配光知识光源发出的全部光通量不可能被任何系统放大；但光学系统可以改变光通量的分布，能使它集中到某一方向或者特定区域。汽车灯具基本配光知识1.基本光学定律§光的直线传播定律：光在均匀介质里沿直线传播。§光的反射和折射定律：当光由一种介质进入另一种介质时，一般会发生两种现象：反射和折射。它们分别遵循反射定律和折射定律。汽车灯具基本配光知识2.汽车灯具基本配光系统LensLight-sourceReflectoryyg汽车灯具基本配光知识A.光源：§主要光源为（1）固体发光光源：1）钨丝白炽灯，P21W。卤钨循环白炽灯，H开头。2）LED光源。汽车灯具基本配光知识（2）气体放电光源（按发光物质分类）：1）金属类：①汞灯，它又分低压汞灯（又称荧光灯、日光灯）、高压汞灯（简称荧光高压汞灯）2种；②钠灯，它又分低压钠灯、高压钠灯（普通型高压钠灯和高显色高压钠灯）2种。2）惰性气体类：氙灯；汞氙灯。3）金属卤化物类：钠铊铟灯；镝灯汽车灯具基本配光知识B.反射镜§应用的是反射定律。§其基本曲线一般为抛物线、椭圆、双曲线。汽车灯具基本配光知识1.抛物线的定义：到一条直线和定点的距离相等的动点的轨迹叫做抛物线。方程为：y2=4fx。它的光学特性：汽车灯具基本配光知识§椭圆的定义：到两个定点的距离的和等于常数的动点的轨迹叫做椭圆。§它的光学特性：汽车灯具基本配光知识§1983年，德国海拉在世界上首次推出了投射近光灯汽车灯具基本配光知识双曲线的定义：到两个定点的距离的差的绝对值等于常数的动点的轨迹叫做双曲线。它的光学特性：yxOMF2F1汽车灯具基本配光知识§此外，目前汽车近光灯已经多采用自由曲面(Free-Form)配光。尤其是对于近光灯和前雾灯。汽车灯具基本配光知识汽车灯具基本配光知识汽车灯具基本配光知识C.配光镜应用的是折射定律。通过配光镜可以将光线扩散、会聚或者偏转。yypappeg汽车灯具基本配光知识§光的扩散(diffusion)汽车灯具基本配光知识§偏转(deflection)汽车灯具基本配光知识§会聚(convergence/calibration)思考:§1.如何确定抛物线的焦点;§2.如何确定椭圆的焦点;§3.如何确定双曲线的焦点汽车灯具基本配光知识常见车灯功能介绍汽车灯具基本配光知识--Functions§远光(灯)highbeam/mainbeam:用于照明车辆行使前方较远距离的灯具;§近光(灯)lowbeam/dippedbeam:用于照明车辆行驶前方道路,并且不会对迎面来车的驾驶员及其它道路使用人员造成眩目或者不舒适感的灯具;§转向信号灯directionindicator(BL):用于向其它道路使用人员发出信号,表明车辆将转向的灯具;§制动灯brakinglamp(B):用于向车辆后方的其它道路使用人员(车辆)表明车辆正在进行制动的灯具;汽车灯具基本配光知识--Functions§前雾灯frontfog(Nebel):用于改善在雾,雨,雪或沙尘等自然天气状况下道路照明情况的灯具;§后雾灯rearfog(NES):在大雾等恶劣天气状况下,从车辆后方进行观察,使得车辆更为易见的灯具;§倒车灯reversinglamp(ZR):用于照明车辆后方道路，并警告其它道路使用人员(车辆）:车辆正在或即将进行倒车的灯具;§回复反射器retro/reflex-reflector(R.R):指通过车外光源照射后的反射光束,向位于光源附近的观察人员表明车辆存在的装置.近光灯的光型不同光型对比汽车灯具基本配光知识—ViewingAngle§与设计相关的一些问题1.关于可见角括号内为安装两只倒车灯时允许达到的角度5154545（30）倒车灯552525后雾灯15（5）158045转向灯15（5）154545刹车灯若灯具离地高度小于750mm，允许采用括号内的角度。15（5）158045前/后位置灯备注下上外侧内侧功能汽车灯具基本配光知识—ViewingAngle汽车灯具基本配光知识--Reflector§2.关于反射镜对配光的影响§反射镜所接收的光通量的多少和反射面的质量直接影响到配光的结果。尤其对于前灯和后雾灯。§可以用反射镜的抱角来衡量它所能接收的光通量的多少。汽车灯具基本配光知识--Reflector§抱角的影响汽车灯具基本配光知识--Reflector§1）抛物线焦距的影响。可以看出，对纯抛物线而言，在同样的出光孔径下，如果抛物线的焦距越小，其抱角就越大，就能够接收到从光源发出的更多的光。§但是，对于带有灯泡座孔的反射镜来说，这种影响有时很小。汽车灯具基本配光知识--Reflector§2）灯泡孔径的影响§对于P21W灯泡来讲，灯泡孔径从30mm减小到28mm，可以使抛物面接收的光通量增加6lm。对于后雾灯的配光，这6个流明足以使整个配光区域增加15cd；也就是能提高10%。汽车灯具基本配光知识—FresnelLens3.关于菲涅尔透镜§在车灯上，菲涅尔透镜主要用来将光源（LED或者灯泡）发出的光变成近似平行光。多与扩散花纹结合使用。汽车灯具基本配光知识—FresnelLens形式:汽车灯具基本配光知识—FresnelLens影响因素§光源与菲涅尔透镜之间的距离；§菲涅尔透镜的高度(直径)；§它们之间存在着夹角关系，互为约束。直接影响到光源的利用效率。§相同情况下，前者的效率要高于后者汽车灯具基本配光知识--NES4.关于后雾灯§与制动灯的间距应大于100mm；§离地高度不小于250mm，不大于1000mm；§如果只配备一只，应该安装在车辆左侧，或者位于车辆的纵向对称面上；§几何可见度：上、下5度，左、右25度；§在基准轴方向上，视表面面积不应大于140cm2。汽车灯具基本配光知识—LicensePlate5.关于牌照灯GB有三种类型§第一种440mm×140mm§第二种440mm×220mm§第三种300mm×165mmyyg汽车灯具基本配光知识—LicensePlate配光要求：§各检测点的亮度不应小于2.5cd/m2；§照明区域的光亮度应该均匀，即：|B1-B2|/L1-2≤2×B0/CM,其中B1、B2为任意两个点的光亮度；B0为各测量点的最小亮度。L1-2为B1、B2之间的距离。§对于440×140mm牌照板一般需要两个牌照灯。为了保证检测点结果的一致性以及照顾到牌照灯的平移和镜相，两个灯的最佳中心距离为230mm。汽车灯具基本配光知识—LicensePlate设计要求：照明区域光入射角的要求：照明区域任意点的入射角不得大于82º;入射角从照明装置至距离牌照板最远的极端位置测量。若照明装置多于一个，则仅适用于由相关照明装置照明的那一部分。照明区域的最小可见范围要求：垂直方向：上下不小于5度水平方向：左右不小于30度汽车灯具基本配光知识—LicensePlate§ECE的要求与GB的要求类似，只不过牌照板的规格不同：340×240；520×120；240×165（农用或者森林用拖拉机）。§对于520×120mm牌照板，两个牌照灯的最佳距离为270mm。汽车灯具基本配光知识—DirectionIndicator6.转向信号灯a.前转向灯(1,1a,1b)按其与近光灯或者前雾灯之间的距离:1类=40mm;20mm1a类40mm;1b类=20mmb.后转向灯(2a,2b)2a类为只有一个发光强度等级的后转向灯;2b类为具有两个发光强度等级的后转向灯.汽车灯具基本配光知识—DirectionIndicatorc.侧转向5类,6类5类适用于轿车,以及长度不大于6米的总重小于3.5吨的货车以及客车;6类适用于总重大于3.5吨的货车和长度大于6米的小货以及客车.任何时候,6类可以取代5类.汽车灯具基本配光知识—Retro-Reflector7．回复反射器§回复反射器的特点是在一定的入射角范围内，反射光基本上沿入射光的反方向返回。§汽车用回复反射器的基本反射单元为立方角锥棱镜;它相当于从一个立方体上切下的一个角。汽车灯具基本配光知识—Retro-Reflector§回复反射器的光学原理当光由光密介质进入光疏介质时,如果B=arcsin(1/n)时,在界面上将发生全发射.汽车灯具基本配光知识—Retro-Reflector可见,每一条光线必须经过三次全反射才能够返回；因此回复反射器的三个面互相依存,缺一不可。汽车灯具基本配光知识—Retro-Reflector回复反射器的两种基本形式：汽车灯具基本配光知识—Retro-Reflector汽车灯具基本配光知识—Retro-Reflector§关于回复反射器拔模角汽车灯具基本配光知识—Retro-Reflector§模拟结果汽车灯具基本配光知识—Retro-Reflector§表面质量对反射器的影响汽车灯具基本配光知识—Retro-Reflector§模具抛光方向对回复反射器的影响汽车灯具基本配光知识—Retr