詳解基于LED光強(qiáng)分布的摩托車信號(hào)燈配光設(shè)計(jì)

　　0 　引　言

　　目前通用的摩托車制動(dòng)燈光源仍然是白熾燈占主導(dǎo)地位，加上紅色的配光透鏡實(shí)現(xiàn)配光要求，其缺點(diǎn)是白熾燈易損壞，功耗大，壽命短，可靠性差，給道路交通帶來(lái)安全隱患等。LED（發(fā)光二極管） 具備體積小、壽命長(zhǎng)、低能耗等優(yōu)勢(shì)被逐步應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車車燈光源。目前通用的L ED 摩托車信號(hào)燈的配光設(shè)計(jì)方案主要有三種：第一種是直接將多個(gè)食人魚型L ED 排布成平面狀密封在燈罩內(nèi)，其缺點(diǎn)是相當(dāng)一部分光處在國(guó)標(biāo)配光屏幕要求的范圍外，造成光能的浪費(fèi);第二種是采用多個(gè)球帽型L ED 排布成平面狀密封于燈罩內(nèi)再加上配光透鏡配光，其缺點(diǎn)是一部分光經(jīng)配光透鏡折射、散射和吸收，造成燈具光效比較低;第三種是將多個(gè)食人魚型L ED 排布成平面，經(jīng)拋物型聚光器和配光透鏡聯(lián)合配光。其缺點(diǎn)是聚光器設(shè)計(jì)成本高，配光透鏡光能損失較大。三種配光設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)的LED 摩托車信號(hào)燈光效低，光能損失大，設(shè)計(jì)成本高。

　　如果能夠從理論上建立L ED 光強(qiáng)分布的數(shù)學(xué)模型，研究一種L ED 陣列的光強(qiáng)分布且無(wú)需聚光器和配光鏡，使其滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，從而為L(zhǎng) ED 摩托車信號(hào)燈設(shè)計(jì)提供一種新的快捷、實(shí)用的方法，具有重要的理論與實(shí)際指導(dǎo)意義。

　　1 　曲面LED 陣列的光強(qiáng)分布的數(shù)學(xué)模型

　　1. 1 　單個(gè)LED 光強(qiáng)分布的數(shù)學(xué)模型

　　首先建立單個(gè)L ED 光強(qiáng)的分布模型，如圖1 所示。其中，探測(cè)球面中心為（0 ，0 ，0） ，半徑為r ，α表示L ED 光源的水平方向角;β表示L ED 光源的垂直方向角;θ表示單個(gè)L ED 光線OM 與光軸OL 的夾角;φ表示L ED 光軸OL 與其在x y 平面投影的夾角;γ表示L ED 光軸OL 在x y 平面投影與Y 軸的夾角。

則L ED 光軸對(duì)應(yīng)的單位坐標(biāo)為（co sφsinγ，cosφsinγ，sinφ） ，探測(cè)球面上M點(diǎn)的坐標(biāo)（ rcosβsinα，rcosβcosα， rsinβ） 。

　　由此，L ED 光源的光強(qiáng)分布可以表示為I =I （θ） 或者I = I （α，β） 。

　　而單個(gè)L ED 的光強(qiáng)分布不是理想的朗伯體，該分布可以表述為：

　　當(dāng)θ =θ1/ 2 時(shí)

　　即

　　由圖1 可知，θ也可以表示為L(zhǎng) ED 光軸對(duì)應(yīng)的向量OL 與向量OM 的夾角，則

　　則