一種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光一體led多模組前照燈的制作方法
【專利摘要】一種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光一體LED多模組前照燈，包括遠(yuǎn)近光隨動自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)、補償光系統(tǒng)和色溫控制系統(tǒng)；所述遠(yuǎn)近光隨動自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)包括LED光源模組陣列，所述LED光源模組陣列包括若干LED光源模組，其中包括兩個以上相互平行設(shè)置且光軸與車身中心平行的LED光源模組形成直行光源，包括一個以上設(shè)置在直行光源外側(cè)且光軸與車身中心呈銳角夾角的LED光源模組形成轉(zhuǎn)向光源，轉(zhuǎn)向光源中的LED光源模組的光軸與車身中心之間的夾角從內(nèi)往外依次增大。通過設(shè)置多個獨立的LED光源模組作為前照燈，車輛在直行或轉(zhuǎn)彎時，通過控制不同的LED光源模組點亮，從而達到實現(xiàn)直行時的遠(yuǎn)近光光斑和轉(zhuǎn)彎時的光型隨動，以獲得更好的光照角度。
【專利說明】
一種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光一體LED多模組前照燈
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及LED領(lǐng)域，尤其是一種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光一體LED多模組前照燈。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車前照燈是汽車照明系統(tǒng)中的重要組成部分，為汽車行駛提供主動的安全防 護。大功率白光LED(Light Emitting Diode)以其體積小、光效高、響應(yīng)快、節(jié)能環(huán)保和結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定等優(yōu)勢，正逐步發(fā)展為汽車前照燈的新一代綠色光源，采用LED光源替換傳統(tǒng)光源，是 汽車前照燈技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。
[0003] 傳統(tǒng)前照燈受傳統(tǒng)光源360度發(fā)光的影響，光線的利用率較低且容易產(chǎn)生眩光，為 提高照明光通量往往還需增加補光單元才能達到較好的道路照明效果，出現(xiàn)光效低、體積 大和眩光嚴(yán)重等情況，然而，采用LED可以提高光源的光線利用率并減少眩光，還可以大大 縮小前照燈的體積提升美觀性。從近年來LED前照燈產(chǎn)品化的情況來看，大部分LED前照燈 都通過單獨設(shè)計遠(yuǎn)光燈和近光燈，或者采用多個光學(xué)單元相互補光的方式實現(xiàn)前照燈系統(tǒng) 的設(shè)計。因此，本設(shè)計提出一種前照燈一體式的光學(xué)設(shè)計方案，將遠(yuǎn)光和近光功能集成到同 一個光學(xué)系統(tǒng)中，實現(xiàn)LED遠(yuǎn)近光一體前照燈的設(shè)計。
[0004] -體化前照燈設(shè)計較好地解決了集成化問題，但是在道路照明智能化方面還有不 足，面對不同道路環(huán)境的適應(yīng)能力不足。隨著汽車智能化技術(shù)的發(fā)展，汽車照明系統(tǒng)智能化 將是未來的發(fā)展方向。由于LED具有響應(yīng)速度快和易于控制等特點，相比傳統(tǒng)光源更容易實 現(xiàn)智能化控制。雖然在傳統(tǒng)光源前照燈系統(tǒng)中也有基于自適應(yīng)系統(tǒng)AFS(Adaptive Front-lighting System)的前照燈，但是其主要通過隨向轉(zhuǎn)動技術(shù)在行駛過程中調(diào)整燈頭上下、 左右的照射方向，或者通過不同截光裝置產(chǎn)生的不同光型，以上兩種方式主要通過機械方 式實現(xiàn)自適應(yīng)照明，在功能方面有較多不足之處，智能化程度不高。為此，本設(shè)計提出一種 基于LED光源模組陣列的自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)、自動補償光和色溫控制系統(tǒng)，提高前照燈的 智能化程度，實現(xiàn)不同道路環(huán)境的照射要求。整個系統(tǒng)實現(xiàn)模組化設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，控制方 便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光一體LED多模組前照燈，提 高燈具的集成化和智能化，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，制造成本低。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光一體LED多模組前 照燈，包括遠(yuǎn)近光隨動自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)、補償光系統(tǒng)和色溫控制系統(tǒng)；
[0007] 所述遠(yuǎn)近光隨動自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)包括LED光源模組陣列，所述LED光源模組陣 列包括若干LED光源模組，其中包括兩個以上相互平行設(shè)置且光軸與車身中心平行的LED光 源模組形成直行光源，包括一個以上設(shè)置在直行光源外側(cè)且光軸與車身中心呈銳角夾角的 LED光源模組形成轉(zhuǎn)向光源，轉(zhuǎn)向光源中的LED光源模組的光軸與車身中心之間的夾角從內(nèi) 往外依次增大;直行光源比轉(zhuǎn)向光源靠近車身中心；當(dāng)車輛正常行駛時，直行光源點亮；當(dāng) 車輛夜間會車時，關(guān)閉直行光源中的一個或多個LED光源模組以減弱直行光源光照強度;當(dāng) 車輛夜間轉(zhuǎn)彎時，點亮轉(zhuǎn)向光源中的一個或多個LED光源模組;所述LED光源模組包括第一 LED光源、與第一 LED光源配合的第一曲面反射器、第二LED光源、與第二LED光源配合的第二 曲面反射器和凸透鏡，單獨點亮第一LED光源時，LED光源模組打出近光光型，當(dāng)?shù)谝籐ED光 源和第二LED光源同時點亮?xí)r，LED光源模組打出遠(yuǎn)光光型；
[0008] 所述補償光系統(tǒng)包括若干位于遠(yuǎn)近光隨動自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)上方的上偏光輔 助補光單元和若干位于遠(yuǎn)近光隨動自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)下方的下偏光輔助補光單元;所述 上偏光輔助補光單元包括上偏光LED光源和上偏光反光面，上偏光LED光源位于上偏光反光 面的底部，上偏光LED光源發(fā)出的光線經(jīng)過上偏光反光面的反射，使得出光角度的分布區(qū)域 與地平面的成6~10°，來自動補償車輛在減速、重載或爬坡時的光照區(qū)域;所述下偏光輔助 補光單元包括下偏光LED光源和下偏光反光面，下偏光LED光源位于下偏光反光面的頂部， 下偏光LED光源發(fā)出的光線經(jīng)過下偏光反光面的反射，使得出光角度的分布區(qū)域與地平面 的成6~10°，來自動補償車輛在減速和下坡時的光照區(qū)域。
[0009] 本發(fā)明通過設(shè)置多個獨立的LED光源模組作為前照燈，車輛在直行或轉(zhuǎn)彎時，通過 控制不同的LED光源模組點亮，從而達到實現(xiàn)直行時的遠(yuǎn)近光光斑和轉(zhuǎn)彎時的光型隨動，以 獲得更好的光照角度。偏光補償系統(tǒng)專門針對車輛在加速或減速，重載，爬坡和城市道路的 行駛。
[0010] 作為改進，所述第一 LED光源和第二LED光源均包括LED芯片、線路板和散熱器，所 述線路板安裝在散熱器上，所述線路板的中間鏤空，所述散熱器上對應(yīng)線路板鏤空處形成 安裝平面，所述LED芯片固定在所述安裝平面上;所述線路板表面設(shè)有焊盤，所述LED芯片通 過金線與焊盤連接;線路板的鏤空處與安裝平面形成凹槽，所述凹槽內(nèi)填充有熒光硅膠。
[0011] 作為改進，第一 LED光源和第二LED光源的制造方法包括以下步驟：
[0012] (1)在散熱器的頂部預(yù)加工出一個安裝平面；
[0013] (2)將線路板中間鏤空并貼合在散熱器上，鏤空處與預(yù)加工出的安裝平面對應(yīng)；
[0014] (3)在線路板的表面設(shè)置焊盤，焊盤采用表面沉金處理；
[0015] (4)將若干LED芯片按串并方式置于線路板中間鏤空區(qū)域處的散熱器安裝平面上， 粘接LED芯片的粘接劑使用導(dǎo)熱系數(shù)25W/m*k的銀膠；
[0016] (5)將LED芯片串并線路的正負(fù)極與線路板上的焊盤連接；
[0017] (6)將高反射有機膠沿線路板注膠孔灌入鏤空處，使LED芯片周圍至線路板鏤空周 圍區(qū)域全面覆蓋，灌膠量不超出LED芯片表面，加熱使膠體固化；
[0018] (7)將熒光粉硅膠的混合物灌封LED芯片和金線；
[0019] (8)加溫固化LED封裝膠。
[0020] 本發(fā)明LED芯片直接與車燈散熱器連接進行散熱，減少熱阻極大的降低的LED芯片 的結(jié)溫，LED的體積可以做得更小，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明放置多個LED光源模組的目的。高反射有 機硅材質(zhì)有效減少不必要的光損失，大幅度提高指向性范圍內(nèi)的光能量。
[0021] 作為改進，所述第一曲面反射器的設(shè)計方法包括以下步驟：
[0022] (1)劃分LED光源立體角：將LED設(shè)為坐標(biāo)原點，α為出射光線與X軸組成的平面與 Χ0Ζ平面的夾角，β為出射光線與X軸的夾角;對光源的立體角進行均勻離散化，把α等分成i 份，對于每一個α，都將β等分成j份，得到a (i)和β( i，j)的數(shù)組；
[0023] (2)劃分接收面網(wǎng)格:根據(jù)配光要求，對應(yīng)于光源立體角的劃分，接收面的直角坐 標(biāo)也相應(yīng)的在X方向上分成i份，對于每一份X，都將y方向分成j份，在接收面直角坐標(biāo)系中 得到與光源立體角中a(i)和i3(i，j)數(shù)組一一對應(yīng)的x(i)和y(i，j)數(shù)組；
[0024] (3)計算自由曲面上離散點的坐標(biāo):設(shè)給定的光源的光通量為Q，因為使用的LED光 源為朗伯源，其光強分布為中心光強的余弦分布，朗伯光源的中心光強為1〇，由與光源中心 軸夾角為αι與光源中心軸夾角為α 2的入射光線之間的能量可以表示為：
[0025]
(1)
[0026]每一小份立體角內(nèi)的光通量為：
[0027]
(2)
[0028] 由于每一小份立體角內(nèi)的取值是已知的，那么根據(jù)公式（1)，（2)計算出中心光強 1〇和每一小份立體角內(nèi)的能量值大小；
[0029]在目標(biāo)照明區(qū)域水平線下的部分，每一份α角所對應(yīng)的是一個長為y(i，j+l)-y(i， j)，寬為x(i+l)-x(i)的矩形區(qū)域，每個矩形區(qū)域的總能量為：
[0030] Etotali = Ec · [x(i+l)_x(i)] · [y(i，j+l)_y(i，j)] (3)
[0031] 式中，E。表示照度值，由于區(qū)域i、n、m、iv區(qū)域的照度值各不相同，故預(yù)設(shè)照度E， 照度控制因子γ，對于不同區(qū)域有：
[0032] EC = E · γ (k) k=l,2,3,4 (4)
[0033] 其中0彡γ (k)彡l，k的取值與Ι、Π 、m、iv區(qū)域--對應(yīng)，且γ (k)值各不相同，需 根據(jù)模擬結(jié)果在計算中不斷調(diào)整以達到標(biāo)準(zhǔn)的要求;在目標(biāo)照明區(qū)域水平線上的部分，劃 分時存在三角形區(qū)域，其高為y(i ,.i+l)-y(i ,.i)，底邊為x(i+l)-x(i)，該區(qū)域的總能量為：
[0034]
(5)
[0035]在不考慮能量的損耗的情況下，LED光源發(fā)出的能量等于接收面上接收到的能量， 由能量守恒定律可得：
[0036] Energy = Etotali+Etotal2 (6)
[0037] 假設(shè)光線在與反射器作用時發(fā)生全反射，由折反射定律可得到自由曲面上點的法 向量，利用這個法向量求得切平面，通過求切平面與入射光線的交點得到曲線上下一點的 坐標(biāo)。折反射定律的矢量形式可表示為：
[0038]
(?)
[0039] 其中η為折射率，這里η取值為1，瓦、g、j為入射光線單位向量、出射光線單 位向量、單位法向量；
[0040] 在迭代計算時，首先需要確定一個計算的起始點，由這個初始點算出一條邊界曲 線，再由邊界曲線的上的每一個點為初始點計算出整個自由曲面。
[0041] 本發(fā)明獨立的遠(yuǎn)近光一體的汽車前照燈發(fā)光單元，采用兩個獨立的LED光源與對 應(yīng)的反光曲面配合，形成遠(yuǎn)近光型，無需附加機械結(jié)構(gòu)來調(diào)整遮光板，只需通過倆個混成掃 略的反光曲面以及兩個光源的迭代就可形成ECE法規(guī)要求的汽車前照燈的遠(yuǎn)近光光型，精 準(zhǔn)的散熱結(jié)構(gòu)和新穎的反光曲面的組裝結(jié)構(gòu)簡單可靠緊湊，LED的光效得到了最大限度的 利用，高效節(jié)能，可適用于各種不同車型的大前燈的LED矩陣光源設(shè)計。
[0042] 作為改進，所述第二曲面反射器的設(shè)計方法包括以下步驟：
[0043] (1)劃分接收面網(wǎng)格:遠(yuǎn)光照度要求，中心處應(yīng)具有較高亮度，并向周圍逐漸減弱， 將接收面的直角坐標(biāo)也相應(yīng)的在X方向上分成i份，對于每一份X，都將y方向分成j份，在接 收面直角坐標(biāo)系中得到與光源立體角中a(i)和iKi，j)數(shù)組一一對應(yīng)的X(i)和y(i，j)數(shù)組；
[0044] (2)照度控制因子設(shè)置：由于遠(yuǎn)光要求中心照度高，并向周圍逐漸減弱，所以所劃 分網(wǎng)格環(huán)線設(shè)置照度控制因子，對于不同環(huán)線有：
[0045] EC = E · y (k) k=l,2,3,4；
[0046] (3)計算自由曲面上離散點的坐標(biāo):設(shè)給定的光源的光通量為Q，因為使用的LED光 源為朗伯源，其光強分布為中心光強的余弦分布，朗伯光源的中心光強為1〇，由與光源中心 軸夾角為αι與光源中心軸夾角為α 2的入射光線之間的能量可以表示為：
[0047]
(1)
[0048]每一小份立體角內(nèi)的光通量為：
[0049]
(2)
[0050] 由于每一小份立體角內(nèi)的取值是已知的，那么根據(jù)公式（1)，（2)計算出中心光強 1〇和每一小份立體角內(nèi)的能量值大?。?br>[0051] 在目標(biāo)照明區(qū)域水平線下的部分，每一份α角所對應(yīng)的是一個長為y(i，j+l)_y(i， j)，寬為x(i+l)_x(i)的矩形區(qū)域，每個矩形區(qū)域的總能量為：
[0052] Etotali = Ec · [x(i+l)_x(i)] · [y(i，j+l)_y(i，j)] (3)
[0053] 式中4。表示照度值，由于區(qū)域1、11、111、1￥區(qū)域的照度值各不同，其中0彡丫（1〇彡 l，k的取值與I、n、m、IV區(qū)域一一對應(yīng)，且y(k)值各不相同，需根據(jù)模擬結(jié)果在計算中不 斷調(diào)整以達到標(biāo)準(zhǔn)的要求；
[0054]在目標(biāo)照明區(qū)域水平線上的部分，劃分時存在三角形區(qū)域，其高為y(i，j+l)_y(i， j)，底邊為x(i+l)-x(i)，該區(qū)域的總能量為：
[0055]
(5)
[0056]在不考慮能量的損耗的情況下，LED光源發(fā)出的能量等于接收面上接收到的能量， 由能量守恒定律可得：
[0057] Energy = Etotali+Etotal2 (6)
[0058] 假設(shè)光線在與反射器作用時發(fā)生全反射，由折反射定律可得到自由曲面上點的法 向量，利用這個法向量求得切平面，通過求切平面與入射光線的交點得到曲線上下一點的 坐標(biāo)。折反射定律的矢量形式可表示為：
[0059]
(7)
[0060] 其中η為折射率，這里η取值為1，石、靈為入射光線單位向量、出射光線單 位向量、單位法向量；
[0061] 在迭代計算時，首先需要確定一個計算的起始點，由這個初始點算出一條邊界曲 線，再由邊界曲線的上的每一個點為初始點計算出整個自由曲面。
[0062]作為改進，得出的自由曲面的模型建立方法:通過前面所述設(shè)計方法，迭代計算出 自由曲面反射器的離散坐標(biāo)點，將些離散點保存為文本文件并導(dǎo)入三維制圖軟件 SolidWorks中，擬合成為平滑的曲面，得到反射器的實體模型，并將其導(dǎo)入光學(xué)仿真軟 Lucidshape中，設(shè)置好透鏡的材料屬性、光源的屬性以及接收面的屬性，對所得的模型進行 光線追跡。
[0063]作為改進，所述LED光源模組陣列一共設(shè)有七個LED光源模組，其中三個LED光源模 組為直行光源，四個LED光源模組為轉(zhuǎn)向光源。
[0064]作為改進，所述轉(zhuǎn)向光源的四個LED光源模組中，從內(nèi)往外依次與車身中心線的夾 角為 13~17°、17~21°、28~32° 和40~44°。
[0065]作為改進，色溫控制系統(tǒng)包括若干前霧燈LED光源，所述前霧燈LED光源包括色溫 為2700K的LED、色溫為7000K的LED和霧燈反光杯。
[0066] 作為改進，前照燈還包括閉環(huán)自適應(yīng)隨動控制系統(tǒng)，其包括車身感應(yīng)器組、車身總 控mj和前照燈AFS分系統(tǒng)AU，車身感應(yīng)器組與車身總控mj連接，車身總控mj通過前照燈 AFS分系統(tǒng)AU控制遠(yuǎn)近光隨動自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)、補償光系統(tǒng)和色溫控制系統(tǒng);所述車身 感應(yīng)器組包括車身速度感應(yīng)器、車身傾角/轉(zhuǎn)角感應(yīng)器、車身重載感應(yīng)器、車身路況震動感 應(yīng)器、方向盤轉(zhuǎn)角感應(yīng)器、下雨量感應(yīng)器、霧霾/下雪感應(yīng)器和鬧市環(huán)境感應(yīng)器。
[0067] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所帶來的有益效果是：
[0068] 本發(fā)明通過設(shè)置多個獨立的LED光源模組作為前照燈，車輛在直行或轉(zhuǎn)彎時，通過 控制不同的LED光源模組點亮，從而達到實現(xiàn)直行時的遠(yuǎn)近光光斑和轉(zhuǎn)彎時的光型隨動，以 獲得更好的光照角度。偏光補償系統(tǒng)專門針對車輛在加速或減速，重載，爬坡和城市道路的 行駛。本發(fā)明獨立的遠(yuǎn)近光一體的汽車前照燈發(fā)光單元，采用兩個獨立的LED光源與對應(yīng)的 反光曲面配合，形成遠(yuǎn)近光型，無需附加機械結(jié)構(gòu)來調(diào)整遮光板，只需通過倆個混成掃略的 反光曲面以及兩個光源的迭代就可形成ECE法規(guī)要求的汽車前照燈的遠(yuǎn)近光光型，精準(zhǔn)的 散熱結(jié)構(gòu)和新穎的反光曲面的組裝結(jié)構(gòu)簡單可靠緊湊，LED的光效得到了最大限度的利用， 高效節(jié)能，可適用于各種不同車型的大前燈的LED矩陣光源設(shè)計。
【附圖說明】
[0069]圖1為前照燈結(jié)構(gòu)示意圖。
[0070]圖2為LED光源模組立體圖。
[0071]圖3為LED光源模組剖視圖。
[0072]圖4為汽車正常行駛時LED光源模組陣列點亮的示意圖。
[0073]圖5為車速80~120千米/小時轉(zhuǎn)彎時LED光源模組陣列點亮的示意圖。
[0074]圖6為車速40~60千米/小時轉(zhuǎn)彎時LED光源模組陣列點亮的示意圖。
[0075]圖7為車速30千米/小時轉(zhuǎn)彎時LED光源模組陣列點亮的示意圖。
[0076]圖8為圖6為車速20千米/小時轉(zhuǎn)彎時LED光源模組陣列點亮的示意圖。
[0077] 圖9為上下偏光補光單元配合LED光源模組的示意圖。
[0078] 圖10為閉環(huán)自適應(yīng)隨動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0079] 圖11為LED光源空間坐標(biāo)圖。
[0080] 圖12為近光接收面網(wǎng)格劃分。
[0081 ]圖13為遠(yuǎn)光接收面網(wǎng)格劃分。
【具體實施方式】
[0082]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0083] -種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光一體LED多模組前照燈，包括遠(yuǎn)近光隨動自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)、 補償光系統(tǒng)和色溫控制系統(tǒng)。
[0084] 如圖1所示，所述遠(yuǎn)近光隨動自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)包括LED光源模組陣列1，所述 LED光源模組陣列1包括七個LED光源模組，其中靠近車身中心的三個LED光源模組相互平行 設(shè)置且光軸與車身中心平行組形成直行光源11;其余設(shè)置在直行光源11外側(cè)的四個LED光 源模組組成轉(zhuǎn)向光源12，轉(zhuǎn)向光源12中的LED光源模組的光軸與車身中心之間的夾角從內(nèi) 往外依次增大，所述轉(zhuǎn)向光源12的四個LED光源模組中，從內(nèi)往外依次與車身中心線的夾角 為13~17°、17~21°、28~32°和40~44°。本發(fā)明汽車前照燈共由7個前面專利所描述獨創(chuàng) 的遠(yuǎn)近光一體式模組組成LED光源陣列。光源陣列中的每個獨立遠(yuǎn)近管模塊可以單獨控制 驅(qū)動(可以同時或點亮其中的幾個發(fā)光單元通過光線的疊加來滿足不同車況下的可視區(qū)域 的照明強度和寬度的要求）。
[0085] 如圖1、9所示，所述補償光系統(tǒng)包括若干位于遠(yuǎn)近光隨動自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)上 方的上偏光輔助補光單元2和若干位于遠(yuǎn)近光隨動自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)下方的下偏光輔助 補光單元3;所述上偏光輔助補光單元2包括上偏光LED光源和上偏光反光面，上偏光LED光 源位于上偏光反光面的底部，上偏光LED光源發(fā)出的光線經(jīng)過上偏光反光面的反射，使得出 光角度的分布區(qū)域與地平面的成6~10°，來自動補償車輛在減速、重載或爬坡時的光照區(qū) 域;所述下偏光輔助補光單元3包括下偏光LED光源和下偏光反光面，下偏光LED光源位于下 偏光反光面的頂部，下偏光LED光源發(fā)出的光線經(jīng)過下偏光反光面的反射，使得出光角度的 分布區(qū)域與地平面的成6~10°，來自動補償車輛在減速和下坡時的光照區(qū)域。
[0086] 如圖1所示，色溫控制系統(tǒng)包括若干前霧燈LED光源4，所述前霧燈LED光源4包括色 溫為2700K的LED、色溫為7000K的LED和霧燈反光杯。當(dāng)汽車在地球上不同經(jīng)煒度，以及不同 程度的霧霾和雨雪天氣行駛時，通過車身光強和色溫感應(yīng)器，霧霾沙塵感應(yīng)器，以及雨雪量 感應(yīng)器的輸入數(shù)值給MCU，由MCU的綜合算法輸出指令給霧燈的LED光源的智能點亮驅(qū)動系 統(tǒng)，通過霧燈的智能光源驅(qū)動模塊的PWM調(diào)光算法輸出來調(diào)節(jié)兩種不同色溫的黃色LED光源 以混光輸出汽車所在的行駛環(huán)境中的最佳警示霧燈的色溫和亮度，從而大大的提高汽車在 復(fù)雜環(huán)境中行駛時的安全性和警示作用，給相鄰汽車已更加鮮明的行車位置指示信號。 [0087] 如圖2、3所示，所述LED光源模組包括第一LED光源112、與第一LED光源112配合的 第一曲面反射器114、第二LED光源111、與第二LED光源111配合的第二曲面反射器113和凸 透鏡115;第一曲面反射器114位于第二曲面反射器113的前方，單獨點亮第一 LED光源112 時，LED光源模組打出近光光型，當(dāng)?shù)谝籐ED光源112和第二LED光源111同時點亮?xí)r，LED光源 模組打出遠(yuǎn)光光型。
[0088] 所述第一 LED光源112和第二LED光源111均包括LED芯片、線路板和散熱器，所述線 路板安裝在散熱器上，所述線路板的中間鏤空，所述散熱器上對應(yīng)線路板鏤空處形成安裝 平面，所述LED芯片固定在所述安裝平面上;所述線路板表面設(shè)有焊盤，所述LED芯片通過金 線與焊盤連接;線路板的鏤空處與安裝平面形成凹槽，所述凹槽內(nèi)填充有熒光硅膠。
[0089] 第一 LED光源112和第二LED光源111的制造方法包括以下步驟：
[0090] (1)在散熱器的頂部預(yù)加工出一個安裝平面；
[0091] (2)將線路板中間鏤空并貼合在散熱器上，鏤空處與預(yù)加工出的安裝平面對應(yīng)；
[0092] (3)在線路板的表面設(shè)置焊盤，焊盤采用表面沉金處理；
[0093] (4)將若干LED芯片按串并方式置于線路板中間鏤空區(qū)域處的散熱器安裝平面上， 粘接LED芯片的粘接劑使用導(dǎo)熱系數(shù)25W/m*k的銀膠；
[0094] (5)將LED芯片串并線路的正負(fù)極與線路板上的焊盤連接；
[0095] (6)將高反射有機膠沿線路板注膠孔灌入鏤空處，使LED芯片周圍至線路板鏤空周 圍區(qū)域全面覆蓋，灌膠量不超出LED芯片表面，加熱使膠體固化；
[0096] (7)將熒光粉硅膠的混合物灌封LED芯片和金線；
[0097] (8)加溫固化LED封裝膠。
[0098] 本發(fā)明LED芯片直接與車燈散熱器連接進行散熱，減少熱阻極大的降低的LED芯片 的結(jié)溫，LED的體積可以做得更小，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明放置多個LED光源模組的目的。高反射有 機硅材質(zhì)有效減少不必要的光損失，大幅度提高指向性范圍內(nèi)的光能量。
[0099] 本發(fā)明獨立的遠(yuǎn)近光一體的汽車前照燈發(fā)光單元，采用兩個獨立的LED光源與對 應(yīng)的反光曲面配合，形成遠(yuǎn)近光型，無需附加機械結(jié)構(gòu)來調(diào)整遮光板，只需通過倆個混成掃 略的反光曲面以及兩個光源的迭代就可形成ECE法規(guī)要求的汽車前照燈的遠(yuǎn)近光光型，精 準(zhǔn)的散熱結(jié)構(gòu)和新穎的反光曲面的組裝結(jié)構(gòu)簡單可靠緊湊，LED的光效得到了最大限度的 利用，高效節(jié)能，可適用于各種不同車型的大前燈的LED矩陣光源設(shè)計。
[0100] 所述第一曲面反射器114的設(shè)計方法包括以下步驟：
[0101 ] (1)劃分LED光源立體角：將LED設(shè)為坐標(biāo)原點，如圖11所示，α為出射光線與X軸組 成的平面與Χ0Ζ平面的夾角，β為出射光線與X軸的夾角;對光源的立體角進行均勻離散化， 把α等分成i份，對于每一個α，都將β等分成j份，得到a(i)和iKi，j)的數(shù)組；
[0102] (2)劃分接收面網(wǎng)格:如圖12所示，根據(jù)配光要求，對應(yīng)于光源立體角的劃分，接收 面的直角坐標(biāo)也相應(yīng)的在X方向上分成i份，對于每一份X，都將y方向分成j份，在接收面直 角坐標(biāo)系中得到與光源立體角中a(i)和iKi，j)數(shù)組一一對應(yīng)的x(i)和y(i，j)數(shù)組；
[0103] (3)計算自由曲面上離散點的坐標(biāo):設(shè)給定的光源的光通量為Q，因為使用的LED光 源為朗伯源，其光強分布為中心光強的余弦分布，朗伯光源的中心光強為1〇，由與光源中心 軸夾角為αι與光源中心軸夾角為α 2的入射光線之間的能量可以表示為：
[0104] _ , "
(1)
[0105] 每一小份立體角內(nèi)的光通量為：
[0106]
⑷
[0107] 由于每一小份立體角內(nèi)的取值是已知的，那么根據(jù)公式（1)，（2)計算出中心光強 1〇和每一小份立體角內(nèi)的能量值大小；
[0108] 在目標(biāo)照明區(qū)域水平線下的部分，每一份α角所對應(yīng)的是一個長為y(i，j+l)-y(i， j)，寬為x(i+l)_x(i)的矩形區(qū)域，每個矩形區(qū)域的總能量為：
[0109] Etotali = Ec · [x(i+l)_x(i)] · [y(i，j+l)_y(i，j)] (3)
[0110] 式中，E。表示照度值，由于區(qū)域i、n、m、iv區(qū)域的照度值各不相同，故預(yù)設(shè)照度E， 照度控制因子γ，對于不同區(qū)域有：
[0111] EC=E · γ (k) k=l,2,3,4 (4)
[0112] 其中0彡γ (k)彡l，k的取值與Ι、Π 、m、iv區(qū)域--對應(yīng)，且γ (k)值各不相同，需 根據(jù)模擬結(jié)果在計算中不斷調(diào)整以達到標(biāo)準(zhǔn)的要求;在目標(biāo)照明區(qū)域水平線上的部分，劃 分時存在三角形區(qū)域，其高為y(i，j+l)-y(i，j)，底邊為x(i+l)-x(i)，該區(qū)域的總能量為：
[0113]
(5)
[0114] 在不考慮能量的損耗的情況下，LED光源發(fā)出的能量等于接收面上接收到的能量， 由能量守恒定律可得：
[0115] Energy = Etotali+Etotal2 (6)
[0116] 假設(shè)光線在與反射器作用時發(fā)生全反射，由折反射定律可得到自由曲面上點的法 向量，利用這個法向量求得切平面，通過求切平面與入射光線的交點得到曲線上下一點的 坐標(biāo)。折反射定律的矢量形式可表示為：
[0117]
(7)
[0118] 其中η為折射率，這里η取值為1，H、#為入射光線單位向量、出射光線單 位向量、單位法向量；
[0119] 在迭代計算時，首先需要確定一個計算的起始點，由這個初始點算出一條邊界曲 線，再由邊界曲線的上的每一個點為初始點計算出整個自由曲面。
[0120] 第二曲面反射器113的設(shè)計方法包括以下步驟：
[0121]遠(yuǎn)光部分設(shè)計方法整體與近光相同，但由于不同的照度要求，其接收面網(wǎng)格劃分 與照度控制因子設(shè)計如下：
[0122] 1、劃分接收面網(wǎng)格
[0123] 遠(yuǎn)光照度要求，中心處應(yīng)具有較高亮度，并向周圍逐漸減弱，按圖13所示方式劃 分，同樣將接收面的直角坐標(biāo)也相應(yīng)的在X方向上分成i份，對于每一份X，都將y方向分成j 份，在接收面直角坐標(biāo)系中得到與光源立體角中a(i)和i3(i，j)數(shù)組一一對應(yīng)的x(i)和y(i， j)數(shù)組；
[0124] 2、照度控制因子設(shè)置
[0125] 由于遠(yuǎn)光要求中心照度高，并向周圍逐漸減弱，所以所劃分網(wǎng)格環(huán)線設(shè)置照度控 制因子，對于不同環(huán)線有：
[0126] EC = E · y (k) k=l,2,3,4
[0127] 按照近光自由曲面設(shè)計中離散點的求解方法以及計算步驟，可得出遠(yuǎn)光自由曲面 反射器上每一個點的坐標(biāo)。將計算得出的反射器曲面進行建模仿真，并對仿真結(jié)果進行分 析，可適當(dāng)修改照度控制因子的參數(shù)設(shè)置進行優(yōu)化修改，并最終得出理想模型。
[0128] 自由曲面模型的建立與仿真分析
[0129] 通過前面所述設(shè)計方法，迭代計算出自由曲面反射器的離散坐標(biāo)點，將些離散點 保存為文本文件并導(dǎo)入三維制圖軟件SolidWorks中，擬合成為平滑的曲面，得到反射器的 實體模型，并將其導(dǎo)入光學(xué)仿真軟Lucidshape中，設(shè)置好透鏡的材料屬性、光源的屬性以及 接收面的屬性，對所得的模型進行光線追跡。在仿真中我們選用OSRAM U1A5的LED芯片作為 光源，反射器設(shè)置為完全反射面，透鏡所用材料選用PC，其折射率約為1.586。用近光與遠(yuǎn)光 的照度分布圖，可以看出LED的出射光經(jīng)反射器及透鏡后分布在預(yù)定的光分布范圍內(nèi)，滿足 相關(guān)法規(guī)的要求。LED光學(xué)系統(tǒng)的光能利用率(理想情況下，定義光能利用率為目標(biāo)面上接 收到的光線數(shù)與LED光源發(fā)出的總光線數(shù)之比）近光在70 %以上，遠(yuǎn)光在85 %以上。
[0130] 如圖10所示，前照燈中的遠(yuǎn)近光隨動自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)、補償光系統(tǒng)和色溫控 制系統(tǒng)均通過閉環(huán)自適應(yīng)隨動控制系統(tǒng)進行控制和協(xié)調(diào)，其包括車身感應(yīng)器組、車身總控 MCU和前照燈AFS分系統(tǒng)AU，車身感應(yīng)器組與車身總控Μ⑶連接，車身總控MCU通過前照燈AFS 分系統(tǒng)AU控制遠(yuǎn)近光隨動自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)、補償光系統(tǒng)和色溫控制系統(tǒng);所述車身感 應(yīng)器組包括車身速度感應(yīng)器、車身傾角/轉(zhuǎn)角感應(yīng)器、車身重載感應(yīng)器、車身路況震動感應(yīng) 器、方向盤轉(zhuǎn)角感應(yīng)器、下雨量感應(yīng)器、霧霾/下雪感應(yīng)器和鬧市環(huán)境感應(yīng)器。自適應(yīng)隨機控 制系統(tǒng)通過車身MCU指令和對應(yīng)的驅(qū)動控制系統(tǒng)來點亮左右兩邊的兩個大前燈的LED光源 模組陣列1中的單獨模塊，從而使得本專利所發(fā)明的LED前照燈可在不同的行駛車況下發(fā)出 最符合安全駕駛的舒適亮度的路況光照，可以大大提高司機駕駛的安全度和舒適度。優(yōu)化 組合點亮不同的LED光源模組陣列1群可以滿足和優(yōu)化以下安全駕駛功能：
[0131] 1、正常行駛
[0132] 如圖4所示，正常行駛時左邊的大前燈和右邊的大前燈分別只需要點亮各自的光 源陣列中的靠近車體中間的三個獨立LED光源模組點亮以滿足法規(guī)要求的大前燈遠(yuǎn)近光的 亮度，照度和光照區(qū)域的法規(guī)《GB 25991-2010汽車用LED前照燈》以及《GB 4599-2007汽車 用燈絲燈泡前照燈》的要求。
[0133] 此中間的三組獨立的LED遠(yuǎn)近光一體模組平行安裝，光強和照度以及照亮區(qū)域互 相加強，以滿足法規(guī)要求。
[0134] 2、夜間會車
[0135] 夜間兩車相會時，車身光強感應(yīng)器感應(yīng)到對面汽車射過來的光的光強數(shù)據(jù)傳輸?shù)?車身總控MCU，車身總控Μ⑶的控制指令來驅(qū)動車燈控制單元模塊EU來關(guān)閉左側(cè)前照燈的1 個或多個單獨的平行安裝的直行光源11的LED光源模組，以減弱左側(cè)的矩陣光源的總體發(fā) 光強度，右側(cè)的矩陣光源亮度不變，從而防止遠(yuǎn)光的強光影響對面的司機的安全駕駛。通過 實驗對比可以知道:在沒有使用可單獨控制的LED光源矩陣時，對面行駛過來的車被完全置 于強光之下，嚴(yán)重影響對面司機的夜間駕車安全。而本發(fā)明可單獨優(yōu)化控制每個LED光源模 組，在車身傳感器和車身電子控制系統(tǒng)綜合調(diào)控下，可根據(jù)晚間會車時對面的車輛行駛路 況來自動關(guān)閉本車的左邊前照燈的單個或多個獨立LED光源模組，把自己車身左前大燈的 出光寬度變窄a2〈al，以便對面車輛的安全行駛;當(dāng)輛車交匯過后，左邊的前照燈的多點LED 光源陣列又瞬間自動恢到正常的光照強度和寬度范圍a2。
[0136] 3、夜間轉(zhuǎn)彎行車
[0137] 根據(jù)JTG B01-2014公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求：
[0138]
[0139] 3.1車速80~120千米/小時，大半徑轉(zhuǎn)彎路況下的可視區(qū)域補光
[0140] 根據(jù)JTG B01-2014的要求，在車速為120千米/時，最小轉(zhuǎn)彎半徑為570米，最小停 車視距為210米，此時在安全可靠的停車視距內(nèi)，車身轉(zhuǎn)向11° ;在車速為100千米/小時，最 小轉(zhuǎn)彎半徑為360米，最小停車視距為160米，此時在安全可靠的停車視距內(nèi)，車身轉(zhuǎn)向13°; 在車速為80千米/小時，最小轉(zhuǎn)彎半徑為220米，最小停車視距為110米，此時在安全可靠的 停車視距內(nèi)，車身轉(zhuǎn)向14°。車身傳感方向盤轉(zhuǎn)向感應(yīng)器，車身橫擺感應(yīng)器，和車身速度感應(yīng) 的數(shù)據(jù)傳、傳輸給車身總控MOT，如圖5所示，通過前照燈LED光源模組的驅(qū)動控制系統(tǒng)增加 點亮轉(zhuǎn)向光源12中的第一個LED光源模組，分別增加車身左右兩邊的照亮區(qū)域15°，以增加 司機夜間轉(zhuǎn)彎行車的可視區(qū)域。
[0141] 3.2車速40~60千米/小時，小半徑轉(zhuǎn)彎路況下的可視區(qū)域補光
[0142] 根據(jù)JTG B01-2014,要求在車速為60千米/小時，最小轉(zhuǎn)彎半徑為115米，最小停車 視距為75米，此時在安全可靠的停車視距內(nèi)，車身轉(zhuǎn)向了 19° ;在車速為40千米/小時，最小 轉(zhuǎn)彎半徑為60米，最小停車視距為40米，此時在安全可靠的停車視距內(nèi)，車身轉(zhuǎn)向了 19°。如 圖6所示，通過前照燈LED光源模組的驅(qū)動控制系統(tǒng)增加點亮轉(zhuǎn)向光源12中的第一和第二個 LED光源模組，補償轉(zhuǎn)向時的可視區(qū)域19°，增加司機在60到40千米車速時小半徑轉(zhuǎn)彎時，左 右兩邊的可視區(qū)域各增加19°。
[0143] 3.3車速30千米/小時，30米小半徑轉(zhuǎn)彎路況下的可視區(qū)域補光
[0144] 根據(jù)JTG B01-2014，要求在車速為30千米/小時，最小轉(zhuǎn)彎半徑為30米，最小停車 視距為30米，此時在安全可靠的停車視距內(nèi)，車身轉(zhuǎn)向了30°。如圖7所示，此時車身前照燈 隨動控制系統(tǒng)分別增加點亮轉(zhuǎn)向光源12中的第一至第三個LED光源模組，補償轉(zhuǎn)向時的可 視區(qū)域30°，增加司機在30千米車速時小半徑轉(zhuǎn)彎時，左右兩邊的可視區(qū)域各增加30°。
[0145] 3.4車速20千米/小時，15米小半徑轉(zhuǎn)彎路況下的可視區(qū)域補光
[0146] 根據(jù)JTG B01-2014，要求在車速為20千米/小時，最小轉(zhuǎn)彎半徑為30米，最小停車 視距為15米，此時在安全可靠的停車視距內(nèi)，車身轉(zhuǎn)向了42°。如圖8所示，此時車身前照燈 隨動控制系統(tǒng)分別增加點亮轉(zhuǎn)向光源12中的所有L E D光源模組，補償轉(zhuǎn)向時的可視區(qū)域 42°，增加司機在20千米車速時極小半徑轉(zhuǎn)彎時，左右兩邊的可視區(qū)域各增加42°。
[0147] 當(dāng)左轉(zhuǎn)彎時，車身總控MCU的隨動自適應(yīng)控制系統(tǒng)自動獲取車身的速度傳感器，方 向盤轉(zhuǎn)角感應(yīng)器以及車身橫擺角速度轉(zhuǎn)角感應(yīng)器的綜合數(shù)據(jù)，并以這些數(shù)據(jù)計算出汽車的 轉(zhuǎn)彎半徑以及所需要的車側(cè)面的照度區(qū)域?qū)挾戎?，并輸出對?yīng)的驅(qū)動指令給LED車燈的驅(qū) 動模塊，按最佳適配性來依次打開轉(zhuǎn)向光源12附加的4個獨立LED光源模組以擴寬司機在左 轉(zhuǎn)彎時左邊可見區(qū)域和光照強度。
[0148] 4、雨雪天氣或霧霾天氣的亮度自適應(yīng)，
[0149] 雨雪天氣或霧霾天氣時，車身的光照強度應(yīng)器的信號通過控制器傳給車身總控 Μ⑶，身總控Μ⑶的控制程序控制LED光源模組陣列1的驅(qū)動電路的輸出電流，從而通過增加 每個LED光源模組的驅(qū)動功率來加強前照燈的亮度和照度，以提高汽車在惡劣的雨雪和霧 霾天氣下行駛時的可見性和可視區(qū)域。
[0150] 5、加速或減速，重載，爬坡和城市道路行駛的自適應(yīng)系統(tǒng)
[0151] 汽車加速，減速，重載，爬坡和城市道路行駛中的自適應(yīng)系統(tǒng)的各個感應(yīng)器的數(shù)值 經(jīng)過MCU控制系統(tǒng)的綜合比較算法最終分別輸出驅(qū)動信號給個執(zhí)行單元，由遠(yuǎn)近光LED光源 的智能點亮驅(qū)動系統(tǒng)和整燈的多個獨立遠(yuǎn)近光源，以及上下兩組偏射的輔助補光光源來改 善整個大前燈的橫向光形寬度，以及車燈整體向下或向上照射距離和高度，以達到最佳安 全駕駛照明的舒適要求。車身加速或減速時，車身速度感應(yīng)器的數(shù)據(jù)傳輸給車身總控MCU， 由車身總控系統(tǒng)來選擇點亮大前燈的上下偏振輔助光源模塊會增加大前燈的照亮區(qū)域向 上或向下擴展，以提高司機行車時可視區(qū)域的最佳匹配。通過光學(xué)鏡面的反射原理，LED光 源發(fā)出的光線經(jīng)過反光杯的鏡面的反射，使得出光角度的分布區(qū)域與地平面的成6~10獨 的角度，來自動補償汽車在減速，重載或爬坡時的光照區(qū)域。通過光學(xué)鏡面的反射原理，LED 光源發(fā)出的光線經(jīng)過反光杯的鏡面的反射，使得出光角度的分布區(qū)域與地平面的成6~10 獨的角度，來自動補償汽車在價速，下坡時的光照區(qū)域。
[0152] 6、城市道路，鄉(xiāng)村道路和高速公路上的自適應(yīng)隨動大前燈照明：
[0153] 當(dāng)汽車行駛在不同的公路環(huán)境中時，根據(jù)車身環(huán)境傳感器的比較數(shù)據(jù)，由車身總 控Μ⑶的綜合控制模塊來分別優(yōu)化組合驅(qū)動左右前照燈的14個獨立LED光源模組以及左右 兩個前照燈的上下偏振補光單元，以輸出最佳的自適應(yīng)的隨動可視駕駛區(qū)域，提高行車的 安全性和舒服性。
【主權(quán)項】
1. 一種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光一體LED多模組前照燈，其特征在于:包括遠(yuǎn)近光隨動自適應(yīng)光型 控制系統(tǒng)、補償光系統(tǒng)和色溫控制系統(tǒng)； 所述遠(yuǎn)近光隨動自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)包括LED光源模組陣列，所述LED光源模組陣列包 括若干LED光源模組，其中包括兩個以上相互平行設(shè)置且光軸與車身中心平行的LED光源模 組形成直行光源，包括一個以上設(shè)置在直行光源外側(cè)且光軸與車身中心呈銳角夾角的LED 光源模組形成轉(zhuǎn)向光源，轉(zhuǎn)向光源中的LED光源模組的光軸與車身中心之間的夾角從內(nèi)往 外依次增大;直行光源比轉(zhuǎn)向光源靠近車身中心；當(dāng)車輛正常行駛時，直行光源點亮；當(dāng)車 輛夜間會車時，關(guān)閉直行光源中的一個或多個LED光源模組以減弱直行光源光照強度；當(dāng)車 輛夜間轉(zhuǎn)彎時，點亮轉(zhuǎn)向光源中的一個或多個LED光源模組;所述LED光源模組包括第一 LED 光源、與第一 LED光源配合的第一曲面反射器、第二LED光源、與第二LED光源配合的第二曲 面反射器和凸透鏡，單獨點亮第一LED光源時，LED光源模組打出近光光型，當(dāng)?shù)谝籐ED光源 和第二LED光源同時點亮?xí)r，LED光源模組打出遠(yuǎn)光光型； 所述補償光系統(tǒng)包括若干位于遠(yuǎn)近光隨動自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)上方的上偏光輔助補 光單元和若干位于遠(yuǎn)近光隨動自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)下方的下偏光輔助補光單元;所述上偏 光輔助補光單元包括上偏光LED光源和上偏光反光面，上偏光LED光源位于上偏光反光面的 底部，上偏光LED光源發(fā)出的光線經(jīng)過上偏光反光面的反射，使得出光角度的分布區(qū)域與地 平面的成6~10°，來自動補償車輛在減速、重載或爬坡時的光照區(qū)域;所述下偏光輔助補光 單元包括下偏光LED光源和下偏光反光面，下偏光LED光源位于下偏光反光面的頂部，下偏 光LED光源發(fā)出的光線經(jīng)過下偏光反光面的反射，使得出光角度的分布區(qū)域與地平面的成6 ~10°，來自動補償車輛在減速和下坡時的光照區(qū)域。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光一體LED多模組前照燈，其特征在于:所述 第一 LED光源和第二LED光源均包括LED芯片、線路板和散熱器，所述線路板安裝在散熱器 上，所述線路板的中間鏤空，所述散熱器上對應(yīng)線路板鏤空處形成安裝平面，所述LED芯片 固定在所述安裝平面上;所述線路板表面設(shè)有焊盤，所述LED芯片通過金線與焊盤連接;線 路板的鏤空處與安裝平面形成凹槽，所述凹槽內(nèi)填充有熒光硅膠。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光一體LED多模組前照燈，其特征在于:第一 LED光源和第二LED光源的制造方法包括以下步驟： (1) 在散熱器的頂部預(yù)加工出一個安裝平面； (2) 將線路板中間鏤空并貼合在散熱器上，鏤空處與預(yù)加工出的安裝平面對應(yīng)； (3) 在線路板的表面設(shè)置焊盤，焊盤采用表面沉金處理； (4) 將若干LED芯片按串并方式置于線路板中間鏤空區(qū)域處的散熱器安裝平面上，粘接 LED芯片的粘接劑使用導(dǎo)熱系數(shù)25W/m*k的銀膠； (5) 將LED芯片串并線路的正負(fù)極與線路板上的焊盤連接； (6) 將高反射有機膠沿線路板注膠孔灌入鏤空處，使LED芯片周圍至線路板鏤空周圍區(qū) 域全面覆蓋，灌膠量不超出LED芯片表面，加熱使膠體固化； (7) 將熒光粉硅膠的混合物灌封LED芯片和金線； (8) 加溫固化LED封裝膠。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光一體LED多模組前照燈，其特征在于:所述 第一曲面反射器的設(shè)計方法包括以下步驟： (1) 劃分LED光源立體角：將LED設(shè)為坐標(biāo)原點，α為出射光線與X軸組成的平面與XOZ平 面的夾角，β為出射光線與X軸的夾角;對光源的立體角進行均勻離散化，把α等分成i份，對 于每一個α，都將β等分成j份，得到a (i)和β( i，j)的數(shù)組； (2) 劃分接收面網(wǎng)格:根據(jù)配光要求，對應(yīng)于光源立體角的劃分，接收面的直角坐標(biāo)也 相應(yīng)的在X方向上分成i份，對于每一份X，都將y方向分成j份，在接收面直角坐標(biāo)系中得到 與光源立體角中a(i)和β( i，j)數(shù)組一一對應(yīng)的x( i)和y (i，j)數(shù)組； (3) 計算自由曲面上離散點的坐標(biāo):設(shè)給定的光源的光通量為Q，因為使用的LED光源為 朗伯源，其光強分布為中心光強的余弦分布，朗伯光源的中心光強為Io，由與光源中心軸夾 角為αι與光源中心軸夾角為α 2的入射光線之間的能量可以表示為：(1) 每一小份立體角內(nèi)的光通量為：由于每一小份立體角內(nèi)的取值是已知的，那么根據(jù)公式（1)，（2)計算出中心光強Io和每 一小份立體角內(nèi)的能量值大??； 在目標(biāo)照明區(qū)域水平線下的部分，每一份α角所對應(yīng)的是一個長為 y(i，j+i)-y(i，j)，寬為x(i+i)-x(i)的矩形區(qū)域，每個矩形區(qū)域的總能量為： Etotali = Ec · [x(i+l)-x(i)] · [y(i，j+l)-y(i J)] (3) 式中，E。表示照度值，由于區(qū)域I、Π 、m、iv區(qū)域的照度值各不相同，故預(yù)設(shè)照度E，照度 控制因子γ，對于不同區(qū)域有： Ec = E · γ (k) k=l，2,3,4 (4) 其中OS γ (k)<l，k的取值與1、11、111、1￥區(qū)域一一對應(yīng)，且γ (k)值各不相同，需根據(jù) 模擬結(jié)果在計算中不斷調(diào)整以達到標(biāo)準(zhǔn)的要求； 在目標(biāo)照明區(qū)域水平線上的部分，劃分時存在三角形區(qū)域，其高為y(i，j+l)-y(i，j)， 底邊為x(i+l)-x(i)，該區(qū)域的總能量為：(5) 在不考慮能量的損耗的情況下，LED光源發(fā)出的能量等于接收面上接收到的能量，由能 量守恒定律可得： Energy = Etotali+Etotal2 (6) 假設(shè)光線在與反射器作用時發(fā)生全反射，由折反射定律可得到自由曲面上點的法向 量，利用這個法向量求得切平面，通過求切平面與入射光線的交點得到曲線上下一點的坐 標(biāo)。折反射定律的矢量形式可表示為：其中η為折射率，這里η取值為1，&、&、穿為入射光線單位向量、出射光線單位向 量、單位法向量； 在迭代計算時，首先需要確定一個計算的起始點，由這個初始點算出一條邊界曲線，再 由邊界曲線的上的每一個點為初始點計算出整個自由曲面。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光一體LED多模組前照燈，其特征在于:所述 第二曲面反射器的設(shè)計方法包括以下步驟： (1) 劃分接收面網(wǎng)格:遠(yuǎn)光照度要求，中心處應(yīng)具有較高亮度，并向周圍逐漸減弱，將接 收面的直角坐標(biāo)也相應(yīng)的在X方向上分成i份，對于每一份X，都將y方向分成j份，在接收面 直角坐標(biāo)系中得到與光源立體角中a(i)和iKi，j)數(shù)組一一對應(yīng)的x(i)和y(i，j)數(shù)組； (2) 照度控制因子設(shè)置：由于遠(yuǎn)光要求中心照度高，并向周圍逐漸減弱，所以所劃分網(wǎng) 格環(huán)線設(shè)置照度控制因子，對于不同環(huán)線有： Ec=E* γ (k) k=l,2,3,4； (3) 計算自由曲面上離散點的坐標(biāo):設(shè)給定的光源的光通量為Q，因為使用的LED光源為 朗伯源，其光強分布為中心光強的余弦分布，朗伯光源的中心光強為Io，由與光源中心軸夾 角為αι與光源中心軸夾角為α 2的入射光線之間的能量可以表示為：(1) 每一小份立體角內(nèi)的光通量為：(2) 由于每一小份立體角內(nèi)的取值是已知的，那么根據(jù)公式（1)，（2)計算出中心光強Io和每 一小份立體角內(nèi)的能量值大小； 在目標(biāo)照明區(qū)域水平線下的部分，每一份α角所對應(yīng)的是一個長為y(i，j+l)_y(i，j)， 寬為x(i+l)-x(i)的矩形區(qū)域，每個矩形區(qū)域的總能量為： Etotali = Ec · [x(i+l)_x(i)] · [y(i，j+l)_y(i J)] (3) 式中，E。表示照度值，由于區(qū)域1、11、111、1￥區(qū)域的照度值各不相同，其中0<7(1〇<1，1^ 的取值與i、n、m、iv區(qū)域一一對應(yīng)，且y(k)值各不相同，需根據(jù)模擬結(jié)果在計算中不斷調(diào) 整以達到標(biāo)準(zhǔn)的要求； 在目標(biāo)照明區(qū)域水平線上的部分，劃分時存在三角形區(qū)域，其高為y(i，j+l)-y(i，j)， 底邊為x(i+l)-x(i)，該區(qū)域的總能量為：(5) 在不考慮能量的損耗的情況下，LED光源發(fā)出的能量等于接收面上接收到的能量，由能 量守恒定律可得： Energy = Etotali+Etotal2 (6) 假設(shè)光線在與反射器作用時發(fā)生全反射，由折反射定律可得到自由曲面上點的法向 量，利用這個法向量求得切平面，通過求切平面與入射光線的交點得到曲線上下一點的坐 標(biāo)。折反射定律的矢量形式可表示為：(7) 其中η為折射率，這里η取值為1，&、$、茇為入射光線單位向量、出射光線單位向 量、單位法向量； 在迭代計算時，首先需要確定一個計算的起始點，由這個初始點算出一條邊界曲線，再 由邊界曲線的上的每一個點為初始點計算出整個自由曲面。6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光一體LED多模組前照燈，其特征在于:得 出的自由曲面的模型建立方法:通過前面所述設(shè)計方法，迭代計算出自由曲面反射器的離 散坐標(biāo)點，將些離散點保存為文本文件并導(dǎo)入三維制圖軟件SolidWorks中，擬合成為平滑 的曲面，得到反射器的實體模型，并將其導(dǎo)入光學(xué)仿真軟Lucidshape中，設(shè)置好透鏡的材料 屬性、光源的屬性以及接收面的屬性，對所得的模型進行光線追跡。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光一體LED多模組前照燈，其特征在于:所述 LED光源模組陣列一共設(shè)有七個LED光源模組，其中三個LED光源模組為直行光源，四個LED 光源模組為轉(zhuǎn)向光源。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光一體LED多模組前照燈，其特征在于:所述 轉(zhuǎn)向光源的四個LED光源模組中，從內(nèi)往外依次與車身中心線的夾角為13~17°、17~21°、 28~32° 和40~44°。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光一體LED多模組前照燈，其特征在于：色溫 控制系統(tǒng)包括若干前霧燈LED光源，所述前霧燈LED光源包括色溫為2700K的LED、色溫為 7000K的LED和霧燈反光杯。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光一體LED多模組前照燈，其特征在于:前照 燈還包括閉環(huán)自適應(yīng)隨動控制系統(tǒng)，其包括車身感應(yīng)器組、車身總控MCU和前照燈AFS分系 統(tǒng)AU，車身感應(yīng)器組與車身總控MCU連接，車身總控M⑶通過前照燈AFS分系統(tǒng)AU控制遠(yuǎn)近光 隨動自適應(yīng)光型控制系統(tǒng)、補償光系統(tǒng)和色溫控制系統(tǒng);所述車身感應(yīng)器組包括車身速度 感應(yīng)器、車身傾角/轉(zhuǎn)角感應(yīng)器、車身重載感應(yīng)器、車身路況震動感應(yīng)器、方向盤轉(zhuǎn)角感應(yīng) 器、下雨量感應(yīng)器、霧霾/下雪感應(yīng)器和鬧市環(huán)境感應(yīng)器。
【文檔編號】F21W101/10GK105889840SQ201610404939
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】陳煥杰, 徐德濃, 石智偉, 秦德斌
【申請人】廣東雷騰智能光電有限公司