应用自由曲面方法的LED越野车辅助驾驶灯光学系统设计

摘要

越野车是一种为越野而特别设计的汽车，不但能适应野外各种路面状况，且给人一种粗狂豪迈的感觉，因而受到许多人的喜爱。在生活水平日益增长的今日，越来越多人选择越野车作为座驾，以能够更好的享受驰骋于自然的乐趣。越野车灯作为越野车在野外夜间行驶的主要照明手段，对驾驶员的行车安全有着重大影响。然而虽然市面有售各种类型的越野车灯，其照明标准却处于缺失状态，各家厂商的越野车灯照明质量参差不齐，这无疑为越野车行车安全性带来了隐患。
　　因此，本文着眼于越野车灯中最为常用的辅助驾驶灯的照明标准进行探讨，根据越野车较常行驶的多种野外路面进行综合考量，根据车辆不同转弯半径下停车视距研究得到越野车辅助驾驶灯的最小照明范围，并对野外路面进行路面反射系数的测试，从而提出了在该最小照明范围内的最低照度，两者结合即为越野车辅助驾驶灯最低照明标准。与汽车前照灯的照明标准测试类似，本文提出使用采点方法对越野车辅助驾驶灯进行配光测试，测试结果应满足各点最低照度值。
　　同时，为了实现所提出的最低照明标准，也为了对越野车灯光学系统设计进行创新，本文拟采用自由曲面方法针对LED进行光学设计。在对自由曲面设计方法进行详细阐述及给出设计实例之后，采用自由曲面方法设计了一款越野车辅助驾驶灯透镜。该透镜设计时针对所提出的最小照明范围及最低照度要求采用分块式设计，从而达到对光源能量的高利用率。进行分块式设计时，透镜被分为折射部分透镜及内表面全反射透镜两部分，分别对其进行能量映射并求解自由曲面，采用软件编程后求得自由曲面上的点云，将点云导入建模软件生成曲面，进一步生成3D模型，该模型被导入光学模拟软件进行仿真。
　　仿真结果表明，采用自由曲面方法设计得到的透镜能够较好满足本文所提出的最低照明标准，且具有较高效率。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 越野车灯概述

1．2 越野车灯光源

1．3 自由曲面光学系统设计概述

1．4 车载灯具技术的进展及课题意义

1．5 论文的组织和内容安排

第二章 越野车辅助驾驶灯最低照明标准

2．1 越野车辅助驾驶灯最小照明范围

2．1．1 直线刹车时的停车视距

2．1．2 转弯刹车时的停车视距

2．1．3 量小照明范围

2．2 越野车辅助驾驶灯最低照度要求

2．2．1 路面反射特性

2．2．2 路面反射系数测量

2．2．3 最低路面照度

第三章 自由曲面设计方法

3．1 自由曲面方法介绍

3．2 自由曲面的求解

3．2．1 能量映射关系

3．2．2 光学系统结构的确定

3．2．3 建立自由曲面方程组

3．2．4 自由曲面的数值解法

3．3 设计实例及模拟仿真

第四章 越野车辅助驾驶灯光学系统

4．1 辅助驾驶灯透镜结构的确定

4．2 辅助驾驶灯光学系统设计

4．3 测试结果与分析

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

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