LED汽車前照燈光源封裝及燈具配光研究.pdf

1、隨著全球原油資源的緊張,使用傳統(tǒng)光源的汽車前照燈已難以適應(yīng)汽車節(jié)能需求,具備節(jié)能、環(huán)保、長壽命的LED光源是汽車前照燈的理想光源。LED汽車前照燈包括汽車前照燈專用LED光源封裝以及燈具設(shè)計兩大關(guān)鍵技術(shù)。其中汽車前照燈專用LED光源封裝涵蓋了封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計、基板材料選擇、LED芯片布置優(yōu)化、貼片材料選擇、熒光粉涂覆工藝、可靠性設(shè)計等方面。燈具設(shè)計則包含了配光設(shè)計、高效散熱設(shè)計、驅(qū)動控制設(shè)計、光源可更換及燈頭可轉(zhuǎn)動的整燈結(jié)構(gòu)設(shè)計,其中配光設(shè)

2、計是前照燈設(shè)計的重中之重,關(guān)系到安全性、燈具的性能以及是否符合相關(guān)法規(guī)的要求。由于LED前照燈是未來汽車照明的發(fā)展趨勢,以上各技術(shù)一直是各研究機構(gòu)及企業(yè)研發(fā)的重點對象。本文圍繞汽車前照燈專用LED光源的封裝技術(shù)以及使用LED光源的近光燈及遠光燈的配光設(shè)計技術(shù)進行研究并取得了以下進展:
　　運用非成像光學(xué)原理,建立了適用于“點光源”LED封裝的自由曲面配光透鏡設(shè)計方法,該方法主要包括準直菲涅爾透鏡的設(shè)計方法以及自由曲面的設(shè)計方法,運

3、用該方法可以方便地設(shè)計出近光燈及遠光燈的配光透鏡。針對OSRAMOSTAR?這款LED,設(shè)計了一款近光自由曲面透鏡及一款遠光自由曲面透鏡。通過數(shù)值仿真,該透鏡可以實現(xiàn)滿足ECE標準的配光,并且光傳輸效率達到86％。
　　運用光度學(xué)及非成像光學(xué)原理分析了汽車近光燈、遠光燈配光對光源的需求,設(shè)計了運用于前照燈照明的專用LED的封裝結(jié)構(gòu)。其中優(yōu)化了LED芯片的布局及熒光粉的涂覆形式及工藝,選用了特殊的封裝基板,使得單顆LED不僅光通量達

4、到1400lm,同時亮度超過20Mnit,具有清晰的亮度截止線,光色滿足ECE及GB法規(guī)要求。并根據(jù)以上設(shè)計制作了LED封裝樣品,用于測試及后續(xù)燈具的制作。
　　針對以上開發(fā)的前照燈專用LED封裝光源,通過改進現(xiàn)有的前照燈配光技術(shù),建立了適用于LED光源的配光方法。該方法包括多曲面(MR:Multi-reflector)反光鏡設(shè)計方法以及投射式配光(PES:Poly-ellipsoidSystem)設(shè)計方法。運用該方法,設(shè)計了多款

5、適用于前照燈專用LED封裝光源的光學(xué)元件,并且均能滿足ECE及GB法規(guī)的配光要求。
　　運用以上開發(fā)的前照燈專用LED封裝光源及配光方法,開發(fā)了一款包含了LED近光燈及LED遠光燈的前照燈樣燈。通過測試,該樣燈可以滿足《GB25991汽車用LED前照燈》法規(guī)中關(guān)于配光的要求,另外該樣燈在60℃的環(huán)境溫度下,其散熱翅片穩(wěn)定時的表面溫度低于80℃,結(jié)合模擬結(jié)果反推,LED芯片的節(jié)溫低于115℃。進一步分析PES光學(xué)系統(tǒng)的光路,改進了P