基于有延展反射面的挡光板的多曲面前照灯的光学设计

姚红兵; 陈枫; 李留成; 张海云

doi:10.5768/JAO202041.0205001

基于有延展反射面的挡光板的多曲面前照灯的光学设计

1.
江苏大学机械工程学院，江苏镇江 212013
2.
江苏亿诺车辆部件有限公司，江苏丹阳 212300

基金项目: 江苏省常州市应用技术研究计划（2014297）资助项目

详细信息

作者简介:
姚红兵（1976−），男，博士，教授，主要从事现代光电测试、系统设计等方面的研究。E-mail：yaoye@ujs.edu.cn

中图分类号: TN202；TH703
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出版历程
- 收稿日期: 2019-03-31
- 修回日期: 2019-09-09
- 网络出版日期: 2020-03-31
- 刊出日期: 2020-02-29

Optical design of complex curved surfaces automotive headlamp based on light barrier with extended reflectors

1.
School of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China
2.
Jiangsu Yinuo Vehicle Parts CO., LTD., Danyang 212300, China

摘要

摘要: 挡光板是近代投射式汽车前照灯用于调节近光灯配光性能的重要部件。采用聚焦法调整挡光板拐点的位置可以有效地抑制投射式前照灯近光照射时光型截止线上的色差和梯度问题，具有提高驾驶员视觉舒适度和行车安全指标的功能。采用一种基于有延展反射面的挡光板的多曲面LED前照灯的光学设计，使用NX10.0建立结构模型，LucidShape软件进行仿真，配光屏幕最大照度值为51.9 lx。研究基于有延展反射面的挡光板的光学设计与常规挡光板的光学设计的配光差异，以及两者在吉利汽车2017年提出的近光路照标准下两者数据对比情况。结果表明：具有延展反射面的挡光板可以有效提高配光Ⅲ区各点的基础数值，进一步提高行车时道路前方40 m～50 m处的视觉亮度，利于辨清道路前方及行人情况。
- 延展反射面 /
- 近光 /
- LucidShape /
- 光线分布
Abstract: The light barrier is an important part for the headlamp in the modern projected automobile to adjust the light distribution performance of headlights. The focus method to adjust the position of the light barrier can effectively suppress the chromatism and gradient on the cut-off line, which has the functions of improving driver’s visual comfort and driving safety. An optical design of complex curved surfaces LED automotive headlamp based on light barrier with extended reflectors was adopted, the NX10.0 was used to build the structure model and LucidShape software was used for simulation, the maximum illumination value is 51.9 lx. The light distribution differences of optical design on light barrier with extended reflectors and optical design on conventional light barrier, as well as the comparison of two data under the road lighting standard proposed by Geely Automobile in 2017 were studied. The results show that the light barrier with extended reflectors can effectively improve the basic numerical of each point in the third light distribution zone and the visual brightness at 40 m~50 m ahead of the road, which are beneficial to the road ahead and pedestrians.
- extended reflectors /
- low beam /
- LucidShape /
- light distribution

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图 1 配光屏幕示意图

Figure 1. Schematic diagram of light distribution screen

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图 2 LED电源驱动设置

Figure 2. LED power drive settings

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图 3 光线走向图

Figure 3. Diagram of ray trend

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图 4 采用多曲面设计的各个反射面

Figure 4. Different reflectors of complex curved surfaces design

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图 5 实物样件的各个反射面

Figure 5. Different reflectors of samples

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图 6 圆形透镜及开口位置

Figure 6. Circular lens and its opening position

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图 7 散热器和风扇

Figure 7. Radiator and fan

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图 8 蒙特卡罗光线追迹对话框

Figure 8. Monte Carlo ray tracing dialog

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图 9 具有延展面的透镜组总成设计模拟光型

Figure 9. Simulation of optical design on headlamps with extended reflectors

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图 10 近光光型的法规测试

Figure 10. LID measure test of low beam

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图 11 样灯模组

Figure 11. Sample lamp module

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图 12 测试系统和各测试点测量

Figure 12. Test system and measurement of each test point

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表 1 吉利近光灯路照标准

Table 1 Road illumination standards of low beam in Geely

等级	参数
等级	W10（m） @5 lx	W20（m） @5 lx	W40（m） @5 lx	E1（lx） @10 m-20 m	E2（lx） @65 m R1.5
1	≥16	≥25	≥14	≥180	≥12
2	≥14	≥22	≥12	≥150	≥9
3	≥12	≥18	≥10	≥130	≥7
4	≥10	≥15	≥8	≥110	≥5
5	≥8	≥12	≥6	≥90	≥3
注：W10（m）@5 lx——车前10 m处5 lx照度宽度;E1（lx）@10 m~20 m——车前中心位置10 m~20 m之间的最大照度值;E2（lx）@65 m R1.5——车前65 m右侧1.5 m处照度值。

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表 2 吉利近光灯路照测试

Table 2 Road illumination test of low beam in Geely

测试内容	W10（m）@5 lx	W20（m）@5 lx	W40（m）@5 lx	E1（lx）@10 m~20 m	E2（lx）@65 m R1.5
具有延展面的设计	14.81（2级）	21.43（3级）	14,12（1级）	157.83（2级）	10.79（2级）
不具有延展面的设计	14.32（2级）	20.17（3级）	13.87（2级）	152.11（2级）	9.94（3级）
灯具端电压	13.2 V×0.85面罩损耗
模拟参数：车宽1.345 m，车高0.726 8 m，初始下倾角1.0%。

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表 3 吉利近光灯路照测试

Table 3 Road illumination test of low beam in Geely

测试内容	W10（m）@5 lx	W20（m）@5 lx	W40（m）@5 lx	E1（lx）@10～20 m	E2（lx）@65 m R1.5
模拟测试数据	14.81（2级）	21.43（3级）	14,12（1级）	157.83（2级）	10.79（2级）
样灯实测数据	14.63（2级）	20.88（3级）	13.76（2级）	154.21（2级）	10.63（2级）
灯具端电压	13.2 V×0.85面罩损耗
模拟参数：车宽1.345 m，车高0.726 8 m，初始下倾角1.0%。

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参考文献(15)

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[13]	DERICHE R, GIRAUDON G. A computational approach for cornel-and vertex detection[J]. International Joumal of Computer Vision,1993,10(2):101-124. doi: 10.1007/BF01420733
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施引文献(22)

期刊类型引用(7)

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2.	杜连续，金永. 小波变换轮廓术测量精度影响因素的研究. 机械与电子. 2022(03): 13-16 . 百度学术
3.	张申华，杨延西. 非静态物体的光栅图像投影3D测量方法. 电子测量与仪器学报. 2022(08): 158-166 . 百度学术
4.	夏桂书，吴虹星，魏永超，武兴焜. 旋转状态下的航空发动机叶片形变测量. 中国测试. 2022(12): 40-44 . 百度学术
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6.	夏桂书，武兴焜，魏永超，吴虹星. FTP动态测量航空发动机叶片三维型面. 中国测试. 2021(03): 30-35 . 百度学术
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