光导设计参数对光强的影响研究.pdf

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1、·设计开发·光导设计参数对光强的影响研究李虎强韩红亮(中国第一汽车股份有限公司技术中心，长春130011)【摘要】为提高汽车灯具中LED光导的光通利用率和发光均匀性，对齿高、齿宽、起始角、结束角、齿距等光导结构设计参数进行研究，利用SPEOSCAAV5光学设计软件对一系列不同参数状态下的光导进行光强模拟仿真。通过对仿真结果的分析，得到了各参数对光通利用率的影响趋势，为T程设计人员的前期设计提供了参考。主题词：车灯光导光强均匀性齿高齿宽中图分类号：U463．65+1文献标识码：A文章编号：1000—3703(2016)12—0012—04TheResearchontheIn

2、fluenceofLightGuideDesignParametersonLightIntensityLiHuqiang，HanHongliang(ChinaFAWCorporationLimitedR&DCenter,Changchun130011)【Abstract]InordertoimprovelightfluxandilluminationhomogeneityofcarLEDlightguide，somestructuraldesignparametersoflightguide，includingtoothheight，toothwidth，startang

3、le，endangleandpitch，werestudied，andopticaldesignsoftware，SPEOSCAAV5，wasappliedtomakelightintensitysimulationforlightguideunderaseriesofdifferentparameters．Thesimulationresultwasanalyzed，andtheinfluencetrendofdifferentparametersonlightfluxutilizationratiowasobtained，whichprovidedareference

4、toprimarydesignforlightdesigners．Keywords：CarLEDlightsguide，Lightintensity，Homogeneity，Toothheight，Toothwidth1前言汽车灯具不仅为用户提供良好的夜间照明及警示功能，同时也是体现主机厂造型特点、为消费者营造良好视觉效果的必备部件，光导在灯具上的广泛应用能够极大地满足这种需求。光导技术的光通利用率和发光均匀性一直是设计者关注的重中之重，如何在LED芯片相同的情况下通过优化光导结构参数提高光照强度、改善光照均匀性成为了设计者研究的热点。目前，虽然很多生产厂家在灯具设计中采

5、用了光导技术，但光导对LED光源的光通利用率低、发光不均匀的缺陷时有发生，因此，研究光导设计中各参数对光通利用率、发光均匀性的影响有着非常重要的意义。2光导的类型与光学原理2．1常用光导的结构形式2．1．1直线光导类这类光导的外形一般为直线形或曲率较小的弧线一12一形，光导花纹的光导齿问一般没有间隙，可以保证较高的光利用率，具体形式及细节见图1。图l直线光导及细节2．1．2弯曲光导类此类光导(见图2)的结构与直线类光导相同，但光导的曲率很大，有时甚至为圆形。有研究表明I“，弯曲损耗随弯曲半径尺的减小而增大，故设计中光导的弯曲半径不能过小，否则会使一部分光在弯曲处无法满足全

6、反射条件而射出光导，因此在曲率较大的区域，光导齿间一般设计间隔。罔2：弩曲光导及细仃汽车技术·设计开发·2．1．3柔性光导类直线类和弯曲类光导均为锯齿形侧面发光光导，其发光原理相同，仅是光导尺寸及光导齿参数不同而形成的不同表现形式的光导。与上述光导形式相比，柔性光导具有侧面出光均匀、光利用率高、允许弯曲角度大等优点，但其成本偏高÷柔性光导外层为透明塑料保护套，内部由多根直径约70Ixm的光纤密布排列组成(见图3)，每根光纤则由内部的玻璃纤心和外部的玻璃包层构成，而光导的侧面发光是由于纤心和包层界面的散射核产生侧面散射(见图4)所致”I。≯一，～代——一’兆导外观(h)光导

7、结构图4单根光导纤维的散射2．2光导设计参数本文主要研究直线类和弯曲类光导的设计。如图5所示，光导设计的参数一般包括：齿高(h)，即光导齿顶点与光导本体的距离；齿宽(L)，即光导齿本身的宽度；齿距(s)，即单个光导齿的长度；起始角(a)，即单个光导齿上靠近光导光源一侧的内角角度；结束角(口)，即单个光导齿上远离光导光源一侧的内角角度。图5光导设计参数2．3光导光学原理光线在两个均匀的各向同性透明介质中传播时，在它们的介面上会发生反射和折射，如图6所示。入射角O／．、反射角O／，和折射角O／：之间的关系满足反射定律和折射定律：f