基于LED的汽車后組合燈關(guān)鍵技術(shù)分析

1 引言。

近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)也在日益提高，汽車的功能也在逐漸豐富，汽車已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊徊糠?。但是，駕駛車輛在夜晚或光線不足的情況下發(fā)生的交通事故的可能性非常大，可以占到總交通事故的27%左右，且大部分時(shí)候會(huì)出現(xiàn)人身危害。所以要在夜間行駛就必須有良好的照明設(shè)施。

2 汽車燈具的發(fā)展。

汽車燈具是從十九世紀(jì)80 年代開(kāi)始的，全世界第一盞汽車照明燈具是老爺車懸掛式汽燈，在1912 年發(fā)展出現(xiàn)了第一款電氣照明燈。早期汽車照燈是白熾燈，燈光比較暗，在車輛日益增多、車速不斷提高的形勢(shì)下，白熾燈已不能滿足日常的照明需要，所以汽車照明燈又發(fā)展為亮度更高的鹵鎢照燈、高強(qiáng)度氣體放電照燈、制動(dòng)燈、轉(zhuǎn)向燈、后霧燈等一系列燈種，為避免夜晚行車的追尾或轉(zhuǎn)彎時(shí)的相撞起了關(guān)鍵性作用。隨著生產(chǎn)力水平的提高燈具技術(shù)也在逐漸發(fā)展，其中包括發(fā)光二極管技術(shù)(Light Emitting Diode,簡(jiǎn)稱LED) 在汽車燈具特別是在汽車照燈上的應(yīng)用。近幾年的汽車設(shè)計(jì)中，LED 車燈的使用越來(lái)越多，造型也越來(lái)越美觀大方，且各種燈具的組合使用更加引領(lǐng)當(dāng)今汽車燈具發(fā)展的潮流和方向。

3 汽車后組合燈具的基本理論。

汽車在駕駛的過(guò)程中，后組合燈能明顯的表征汽車的行駛、停靠及轉(zhuǎn)向狀態(tài)，使各種車輛駕駛員作出比較可靠的調(diào)整，安全駕駛?，F(xiàn)今汽車后燈具普遍采用將各種功能的信號(hào)燈安裝在同一燈體里面的組合式燈具形式，美觀大方，且便于汽車駕駛員辨識(shí)。現(xiàn)今一般的后組合燈具包括制動(dòng)燈、后霧燈、轉(zhuǎn)向燈、倒車燈、后位燈等，這幾種燈各有其作用，具體如下：

制動(dòng)燈：一般的制動(dòng)燈(剎車燈)是裝在車尾兩邊，當(dāng)駕車人踩下制動(dòng)踏板時(shí)，制動(dòng)燈即亮起，并發(fā)出紅色光，提醒后面的車輛注意，不要追尾。當(dāng)駕車人松開(kāi)制動(dòng)踏板時(shí)制動(dòng)燈即熄滅。

后霧燈：車用后霧燈是指在霧、雪、雨或塵埃彌漫等能見(jiàn)度較低的環(huán)境中，為使車輛后方其他道路交通參與者易于發(fā)現(xiàn)而安裝在車輛尾部，發(fā)光強(qiáng)度比尾燈更大。

轉(zhuǎn)向燈：轉(zhuǎn)向燈是在機(jī)動(dòng)車輛轉(zhuǎn)向時(shí)開(kāi)啟以提示前后左右車輛及行人注意的重要指示燈。

倒車燈：照明車輛后方道路和警告其他使用道路者，車輛正在或者即將倒車的燈，顏色為白色。

后位燈：俗稱小燈，主要是用以表示汽車的存在及大體的寬度，便于其他車輛在會(huì)車和超車時(shí)作出判斷。

4 汽車后燈具的設(shè)計(jì)技術(shù)。

LED 汽車后組合燈具的設(shè)計(jì)包括熱學(xué)、機(jī)械、光學(xué)、電路四方面的設(shè)計(jì)計(jì)算，且這四方面密不可分，設(shè)計(jì)技術(shù)人員必須綜合權(quán)衡，結(jié)合先進(jìn)汽車設(shè)計(jì)的流線型的美學(xué)要求，才能設(shè)計(jì)出一種實(shí)用性強(qiáng)，耐久性好，且美觀大方的的汽車后組合LED 燈具。

汽車的后組合燈具設(shè)計(jì)首先應(yīng)該確定LED 燈具的數(shù)量，對(duì)于泛光照明系統(tǒng)一般采用的是V-H 系統(tǒng)進(jìn)行分析;對(duì)于一般的估算信號(hào)燈總的最小光通量，球帶系數(shù)法應(yīng)用的比較多，即分塊計(jì)算累加的方法。最重要的是光學(xué)設(shè)計(jì)，目前光學(xué)設(shè)計(jì)主要是采用配光試驗(yàn)。摒棄傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)式設(shè)計(jì)，現(xiàn)今一般采用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件對(duì)汽車LED 后組合燈具進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助仿真，使用電腦直觀的對(duì)燈具進(jìn)行光學(xué)試驗(yàn)，成果比較直觀準(zhǔn)確，且調(diào)整方便，減少不必要的人力物力浪費(fèi)，提高研發(fā)效率，優(yōu)化研究思路。

圖1 光學(xué)分析流程圖

本文采用在TRACEPRO 進(jìn)行光學(xué)分析的基本步驟如下：

光學(xué)模型的建立有2 種方法： 一種是依據(jù)LED 幾何結(jié)構(gòu)建立模型;另外一種是根據(jù)材料表面的特性建立光學(xué)模型。根據(jù)材料表面特性建立光學(xué)模型所得結(jié)果與實(shí)測(cè)值差異在5%以內(nèi)，更加接近實(shí)測(cè)值，且建模容易，數(shù)據(jù)可靠，模型簡(jiǎn)單，有推廣價(jià)值。

散熱設(shè)計(jì)是LED 燈具設(shè)計(jì)工作中至關(guān)重要的部分，散熱是否良好決定了燈具的使用壽命是否能達(dá)到設(shè)定值。電能在轉(zhuǎn)化為光能的時(shí)候存在能量損失，有一部本轉(zhuǎn)化為了熱能，這樣的熱量嚴(yán)重影響光通量、主波長(zhǎng)、電路故障甚至LED 燈具的失效等所以應(yīng)該注意進(jìn)行散熱措施的改善。我們可以從以下方面進(jìn)行考慮：改善支架材料的導(dǎo)熱性，增加與空氣的接觸面;進(jìn)行線路板的優(yōu)化設(shè)計(jì)，注意線路陰極散熱及限流電阻的位置;注意各種組合燈具之間的位置，擴(kuò)大熱傳導(dǎo)效率;選擇合適的反射鏡、配光鏡、燈殼材料，提高燈體的整體耐熱性。

5 結(jié)語(yǔ)。

LED 汽車后組合燈具的設(shè)計(jì)包括熱學(xué)、機(jī)械、光學(xué)、電路四方面的設(shè)計(jì)，其中最重要的是光學(xué)設(shè)計(jì)，目前采用計(jì)算機(jī)仿真的方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要的有兩種方法：一種是依據(jù)LED 幾何結(jié)構(gòu)建立模型;另外一種是根據(jù)材料表面的特性建立光學(xué)模型，第二種結(jié)果可靠有推廣價(jià)值。

散熱是組合式LED 燈設(shè)計(jì)比較難解決的問(wèn)題，其是否能較好的處理，是LED 等設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵，如何提高散熱效率尚需進(jìn)一步研究。