反射式矩阵远光设计(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】图5中点O为抛物线焦点处的光源,点O1为偏移Δx后的光源位置,点A、B分别为光源O与O1发出的相平行的光与抛物面的交点,反射后分别到达接收屏的点C和点
图5中点O为抛物线焦点处的光源,点O1为偏移Δx后的光源位置,点A、B分别为光源O与O1发出的相平行的光与抛物面的交点,反射后分别到达接收屏的点C和点D,l为抛物线在点B处的法线。当抛物线方程、偏移量Δx、点A坐标值已知时,点A、B、E的坐标值都可以通过简单方程联立计算求得。
现假设点A坐标为(x,y),点B坐标为(x1,y1),点E坐标为(x2,y2),屏距离y轴为x3,那么光线在屏上的偏移量Δy:
通过式(5)可以得到轴向的离焦量引起光线的偏移值。同样,可以通过简单的数学模型观察计算其他方向的离焦量对光线偏移的影响,这里不做赘述。由图6可以更直观地观察反射镜与光源的相对偏差对光型的影响,可见光源轴向或左右偏移0.3 mm和0.6 mm时,光型的形状和位置都发生了明显的失真。
图6 反射镜与光源的相对偏差对光型的影响
该模组对反射镜的定位精度及LED的贴片精度有很高的要求,在实际生产过程中,需要设计专用设备修正光学误差。
2 系统建模与仿真
通过LucidShape光学仿真软件对配光系统进行建模和仿真,为方便反射面的微调,建模时需要单独设计每个反射镜。图 7(a)、(b)、(c)分别为左前照灯中部分LED的子光型分布图。
图7 前照灯部分LED的子光型分布图
由图7可知,每颗LED照明的角度区域都不同,L4光分布的最大照度为48.9 lx;L5光分布的最大照度为51.3 lx;L6光分布的最大照度为59.1 lx。通过这些子光分布的排列组合,可形成多种无眩目光分布。
当9颗LED全部点亮时,各LED产生的子光型组合形成普通远光分布,如图8所示。
图8 左前照灯普通远光分布图
由图8可知,该光型边缘截止线较清晰,照度值较高。为进一步了解此普通远光分布情况,对其进行法规点模拟测试,可得表1中结果,可知普通远光满足GB -2010法规要求。其中H,V测试点为屏幕照度分布的(0,0)处,H2-H3、H1-H4为法规测试区域。
表1 普通远光的法规测试结果 lx测试照度值法规最小值法规最大值测试点或区域测试最大照度值182./H,V测试点/0,0/0,/-2.6,2.6/0,/-5.1,5.1/0,0
在前照灯系统处于无眩目远光模式时,前置图像传感器会自动检测前方道路情况,当检测到前方有其他车辆时,会将位置信号传递给控制器,由控制器关闭相应的LED,使得前方车辆处于前照灯照明范围之外,避免驾驶员产生眩目,增加行车安全性。图9为含“暗区”的无眩目光分布的两种视角,其中图9(a)为俯视视角;图9(b)为驾驶员视角。
由图9中两种视角可以明显看出,该模组产生的无眩目光光分布截止线清晰,分布均匀,总体效果较好。参考欧盟ECE法规,对此前照灯产生无眩目光分布作模拟测试,具体如表2所示。
表2中α、β分别表示前方测试屏水平和垂直方向的角度值,且图中只列出了右行交通情况下的测试结果值。由表2中结果可见,该无眩目光分布满足ECE法规中的要求,防眩目效果较好。值得一提的是,该前照灯可产生30多种有效的无眩目光分布,基本满足道路行驶的需求。
图9 无眩目光分布图
表2 无眩目光分布的法规测试结果α/(°)β/(°)光强度最大值要求/cd光强度测试值/cd-4.8°≤α≤-2°(右行)+2°≤α≤+4.8°(左行)-2.4°≤α≤-1°(右行)+1°≤α≤+2.4°(左行)-1.2°≤α≤-0.5°(右行)+0.5°≤α≤+1.2°(左行)-1.7°≤α≤+1°(右行)+1°<α≤+1.7°(右行)+1.7°≤α≤-1°(左行)-1°<α≤-1.7°(左行)-0.9°≤α≤+0.5°(右行)+0.5°<α≤+0.9°(右行)+0.9°≤α≤-0.5°(左行)-0.5°<α≤-0.9°(左行)-0.45°≤α≤+0.45°(左行&右行)>0.57°>0.57°>0.3°>0.3°>0.15°>0.15°>0.3°>0.15°>0.1° 7501 7505 4505 4501 8502 5001 8502 5005 3007 0005 3007 00016 000200/250/200/////520
3 结束语
介绍并设计了一种基于反射的矩阵式LED前照灯,既可产生普通远光照明分布,又可通过控制各LED的通断产生无眩目光分布,并提出了一种反射镜的位置可调的结构,可以得到最优化的光型分布,防止生产制造误差引起光型过差。通过LucidShape光学软件进行仿真,仿真结果表明:普通远光分布满足法规GB -2010要求,且可实现多种含“暗区”光分布,达到防眩目的效果;满足ECE R123法规要求,可供防眩目前照灯设计参考。
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文章来源:《反射疗法与康复医学》 网址: http://www.fslfykfyx.cn/qikandaodu/2021/0317/483.html