带配光镜汽车灯具仿真设计

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1、光学仪器第卷第期ol.No.年8月oPTICALINsTRUMNTsAugust文章编号带配光镜汽车灯具仿真设计邓亮朱维涛陈祥熙上海理工大学光电学院上海9摘要介绍了带配光镜的汽车灯具仿真设计的原理和方法建立了带配光镜的车灯仿真的数学模型叙述了模拟实际灯具和绘制模拟图形的方法并且通过实例介绍了根据此仿真原理和方法用编制的仿真程序关键词配光镜汽车灯具仿真中图分类号TH7文献标识码AEmulationdesignofautomotivelampswithlenstodistributeraysDENGLiangZHUWeitaoCHENXiangiColle

2、geofopticsandlectronicsUniversityofshanghaiforscienceandTechnologyshanghai9ChinaAbstractThetheoriesandmethodsoftheemulationaldesignofautomotivelampswithlenstodistributeraysareintroduced.Themathematicalmodelsofemulationofautomotivelampsarefounded.Themethodsofsimulatingactuallamps

3、andmappingsimulatinggraphsaredescribed.Andthe.programwhichundertheseemulationaltheoriesandmethodsarealsointroduced.Keywordslenstodistributeraysautomotivelampsemulation1引言随着汽车工业的发展各种款式的轿车不断涌现汽车速度不断提高对汽车灯具设计的要求也越来越高尤其是前照灯系统不仅要效率高还要解决夜间行车的眩目问题以前的车灯设计方法是依靠个人的经验和大量的实验但这已远远跟不上灯具设计需求的速

4、度和越来越严格的车灯照明标准因此国外已有人利用计算机对汽车灯具进行仿真设计从而大大加快了灯具的开发进度在国内这方面的研究还远落后于国外为此现开始着手研究带配光镜的汽车灯具的仿真设计方法并由此采用进行仿真软件的编写工作2建立带配光镜的车灯系统'的数学模型和进行实际模拟带配光镜的车灯系统主要由三个部分组成光源,反射镜和配光镜世界上汽车近光灯的配光主要有两种标准C和sA目前国内主要采用前者[]现在带配光镜的前照灯系统的光源大多采用如H或R那样的双光丝灯泡来产生近光和远光效果为了生成的明暗截止线近光灯丝下面一般都有配收稿日期9基金项目上海市教委重点学科项目作者

5、简介邓亮977男安徽马鞍山人硕士研究生主要从事光学仿真设计方面的研究22光学仪器第26卷光屏0目前9国内前照灯的反射镜的面型大多为抛物面0由于灯具结构较复杂9由灯泡反射镜配光镜三大部分组成9因此构造数学模型时9需规定一个基准坐标系9从而可以精确地确定三大组件的空间位置关系9并在每个组件上规定子坐标系9使在进行光线追迹计算时独立于其他组件9使光线计算编程比较容易实现0模型化的带配光镜的车灯系统如图1所示9其中X为基准坐标系9其原点在远光灯丝(双灯丝OYOZO系统)或单灯丝中心9是整个车灯光学系统坐标变换的基准0图1模型化带配光镜的车灯系统下面分别从灯

6、泡模拟反射镜模拟和配光镜模拟三个部分来加以说明02.1灯泡模拟研究了各种光源的光能量如何转换成光线9根据光源发光机理9灯丝位置的几何形状遮光情况建立数学模型9研究灯丝形状与发光强度分布9光通量之间的关系9并以光线的形式研究光能量传播方式0可以将长螺旋状的灯丝看作柱状光源9并将其划分为一个个小单元9每个小单元都做点光源处理0将整个光源分为m个小单元9m=INT(L/2R)9这样每个小单元的长度为L/m9而宽度保持2R不变0划分后每个小单元长度与直径相差不多0就可将小单元抽象为点光源9取其中心点为发光点9则从左侧算起第n块小单元的中心坐标为,Xoz=LX

7、n/m-L/2m-L/2(1)虽然这样做存在误差9但可控制在可以接受的范围内0所以对如图2的灯丝9可以求出其第n块小单元的中心坐标为,Xoz=(LXn/m-L/2m-L/2)XCOSG{(2)Zoz=(LXn/m-L/2m-L/2)XSinG图3是实际的~4灯泡[3]9其中9P2是远光灯丝的中心到涂覆层的距离9P1是远光灯丝的中心到安装面的距离9c是灯泡的直径01图2灯丝图3~4灯泡对光线有影响的配件有配光屏9涂覆层和基准平面0比如说在近光灯丝下方有从斜侧方向切O角的1配光屏9可以形成一个明暗截止线0以上9完成对光源模型的建立9可以在程序中模拟接近实际

8、的光源0第4期邓亮等:带配光镜汽车灯具仿真设计*23*2.2反射镜模拟建立了反射镜数学模型9研