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計兩大關鍵技術。其中汽車前照燈專用LED光源封裝涵蓋了封裝結構設計、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、可靠性設計等方面。燈具設計則包含了配光設計、高效散熱設計、驅(qū)動控制設計、光源可更換及燈頭可轉動的整燈結構設計,其中配光設

2、計是前照燈設計的重中之重,關系到安全性、燈具的性能以及是否符合相關法規(guī)的要求。由于LED前照燈是未來汽車照明的發(fā)展趨勢,以上各技術一直是各研究機構及企業(yè)研發(fā)的重點對象。本文圍繞汽車前照燈專用LED光源的封裝技術以及使用LED光源的近光燈及遠光燈的配光設計技術進行研究并取得了以下進展:
　　運用非成像光學原理,建立了適用于“點光源”LED封裝的自由曲面配光透鏡設計方法,該方法主要包括準直菲涅爾透鏡的設計方法以及自由曲面的設計方法,運

3、用該方法可以方便地設計出近光燈及遠光燈的配光透鏡。針對OSRAMOSTAR?這款LED,設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％。
　　運用光度學及非成像光學原理分析了汽車近光燈、遠光燈配光對光源的需求,設計了運用于前照燈照明的專用LED的封裝結構。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,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)反光鏡設計方法以及投射式配光(PES:Poly-ellipsoidSystem)設計方法。運用該方法,設計了多款

5、適用于前照燈專用LED封裝光源的光學元件,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℃,結合模擬結果反推,LED芯片的節(jié)溫低于115℃。進一步分析PES光學系統(tǒng)的光路,改進了P