纯电动汽车E50前照灯LED光源模块研制

【摘要】：LED（Light Emitting Diode，发光二极管）灯具是集节能、环保、可靠、实用、装饰等优点为一体的新一代灯具。车灯的LED化是国内外的一种发展趋势，已获得广泛应用。LED前照灯由于技术难度高，国际上尚处于起步阶段。 目前国内外纯电动汽车市场发展迅猛，LED汽车前照灯在纯电动汽车产业上存在着巨大潜力。2012年11月上市的荣威E50纯电动轿车，其主要指标达到国际品牌同类产品水平。但其前照灯的光源配置是传统的卤素灯，功耗很大，也不环保。LED前照灯具备的功耗低、体积小的特点，恰好符合纯电动汽车降低功耗、减轻重量的要求，可以有效地提高汽车的续航里程。研发E50LED汽车前照灯替代传统卤素灯光源的E50前照灯将极大提高灯具品质和性能指标。本论文是在此项目的背景下，以自主开发的荣威纯电动车E50为应用对象，研制适用于纯电动汽车前照灯LED光源模块。 作为汽车照明的一项关键技术，LED汽车前照灯还有很多难题需要克服，其中配光设计就是前照灯设计的重点之一，影响前照灯配光设计的主要因素包括：反射器的设计及光源模组的设计。现在市面上的LED前照灯近、远光分别单独控制：近光灯采用3个投影透镜单元加1个反射单元，通过4个单元光线相叠加得到符合要求的光强分布；远光灯一个单元。前照灯总共由5个单元组成，每个单元有一个LED模块，每个模块由2-5个芯片阵列组成。这是LED前照灯通用的方案，本实验为了降低功耗，决定前照灯光源使用一个单元，采用一个LED模块，由7个芯片组成，研究光源模块的功能规律性，以达到低价位的远、近光一体化的LED前照灯光源模块设计。采用复合形（面阵）自由曲面无档板的反射器技术进行LED近光与远光前照灯的光学的模拟仿真和设计。 LED光源模组是由多个LED芯片按一定几何分布组成的LED阵列组大功率平面光源。由于LED是多组分的化合物半导体元件，LED芯片参数的离散性大。由于单芯片参数不均匀，以及封装时多芯片阵列的几何尺寸不均一必将导致LED光学模拟参数不一致性。为了提高LED光学模组一致性，研究模组参数宽容度是十分重要的。本论文通过改变光源模组LED阵列分布的几何结构位置、改变模组中单个芯片的光通量来考查LED光源模组的宽容性，通过光学仿真模拟确定影响近远光分布的位置误差以及芯片不一致性的界值。 【关键词】：LED 前照灯 光源模组 自由曲面 光学仿真
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 课题研究的目的和意义12-13
• 1.2 国内外研究概况13-21
• 1.2.1 LED 的光度学、色度学参数13-14
• 1.2.2 汽车光源 LED14-16
• 1.2.3 LED 前照灯热学系统设计16
• 1.2.4 国内外 LED 汽车灯具发展历程16-18
• 1.2.5 LED 前照灯发展趋势18-21
• 1.3 论文的主要研究内容21-23
• 第二章 前照灯光学系统设计思想23-28
• 2.1 远、近光一体大功率 LED 模块23
• 2.2 大功率模块的结构23-24
• 2.3 LED 前照灯光学系统设计24-26
• 2.3.1 投影透镜式 LED 前照灯24-25
• 2.3.2 反射式 LED 前照灯（自由曲面反射器）25-26
• 2.4 相关软件介绍26-28
• 第三章 大功率 LED 模块设计28-40
• 3.1 功率 LED 芯片的选取与测试28-36
• 3.1.1 测试设备及原理28-30
• 3.1.1.1 LED 光源模组光色电测试原理29-30
• 3.1.1.2 LED 光源模组近场测试原理30
• 3.1.2 进口光源 A 测试结果及分析30-34
• 3.1.3 进口光源 B 测试结果及分析34-35
• 3.1.4 两种进口光源测试结果比较35-36
• 3.2 大功率多芯片 LED 模块的阵列几何分布36-38
• 3.3 光形分配方案38-40
• 第四章 大功率 LED 模块功能性样品的研制40-47
• 4.1 LED 光源模组的电路设计40-41
• 4.2 LED 光源模组铝基板线路图加工41-44
• 4.3 LED 光源模组实现44-47
• 第五章 LED 汽车前照灯的配光设计47-68
• 5.1 前照灯设计国家标准48-51
• 5.2 对 LED 光源模组进行近场测试51-52
• 5.3 光学模拟52-68
• 5.3.1 近光模拟52-61
• 5.3.1.1 改变近光模组中单个芯片的光通量52-56
• 5.3.1.2 改变近光 LED 左右距离 L56-59
• 5.3.1.3 改变近光 LED 上下距离 D59-61
• 5.3.2 远光模拟61-68
• 5.3.2.1 改变远光 LED 左右距离 L61-63
• 5.3.2.2 改变远光 LED 上下距离 D63-65
• 5.3.2.3 改变远光 LED6 与 LED7 相对位置 H65-68
• 第六章 结论与展望68-70
• 参考文献70-74
• 作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文74-75
• 致谢75

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