【正文】 車燈） 18 ?? ??39。39。 ? 由反射定律39。 在圖中，對于 △ PAC 和 △ P’ AC，由正弦定律得 ?? ??uri sinsinsr ?以及 ?? ??urirs sin39。這種光線位于光軸附近區(qū)域，故稱為“近軸光”。由主軸（或球面法線）轉向某光線時，若是沿順時針方向，則此角度數(shù)值取正， 反之取負。物點或像點至主軸的距離，在主軸上方為正，下方為負。 在計算過程中，有如下的符號規(guī)則： 光線的傳播方向通常規(guī)定為自左向右。 b．折射定律：反射光線、折射光線和入射點的法線三者位于同一平面內，入射角的正弦和折射角正弦之比等于入射光線所在介質的折射率和折射光線所在介質的折射率之比 。 （ 1） 光的直線傳播定律 在各向同性的均勻介質中，光沿著直線傳播。本節(jié)主要對前照燈設計過程中需要用到的光學和 幾何理論進行了 簡單的 介紹。前照燈的設計是一個系統(tǒng)的過程。 遠光的配光要求 (1) 在配光屏幕上的 照度限值，應符合表 22 的規(guī)定。 （ 3） 在 I、 II、 III 和 IV 區(qū)域內，其水平方向相鄰問的照度應無明顯的陡變，不致影響良好的可見度。斜線至水平線垂直距25cm 轉向水平折線。 近光的配光要求 河海大學本科論文 FAWA1 汽車前照燈光學設 計（星宇車燈） 15 （ 1） 在配光屏幕上，近光應該產(chǎn)生明顯的明暗截止線，其水平部分 vv線的左側，右側與水平線向上 15176。 河海大學本科論文 FAWA1 汽車前照燈光學設 計（星宇車燈） 14 圖 24 25 米配光屏 (GB4599— 1994) 圖 25 配光屏上各測試點的意義 上圖 是一幅道路的透視圖 , 觀察者位于右側車道的軸線 (對應圖 15 的垂直線 VV ′ ) 駕駛位置。 前照燈的配光應該使其近光具有足夠的照明和不眩光，遠光具有良好的照明效果。因為全世界采用 ECE 法規(guī)的國家相當廣泛，而且在道路狹窄、照明條件不佳的地區(qū)，采用 ECE 體系的前照燈對于行車安全比較有利。 中國汽車照明標準 我國的汽車照明標準基本上是參照歐洲的 ECE 體系標準。為了解決這個壁壘 問題，從 20 世紀 80年代起國際上就開始進行汽車燈光法規(guī)的協(xié)調工作。雖然各有其優(yōu)越性，但是隨著世界經(jīng)濟貿易的一體化進程的加快，這兩大體系之間的顯著的差異嚴重的阻礙了各國間的汽車貿易。這種光型比較適合于照明條件較好的道路，而在照明條件較差的道路上，就容易發(fā)生炫目。歐洲照明將照明和炫目這一對矛盾解決的較好。在對燈具的配光要求方面差異最大的就是前照燈，這主要表現(xiàn)在配光光型上。因此目前的汽車標準法規(guī)體系就主要是歐美兩大體系了 [7,8]。日本人的法規(guī)發(fā)布比 FMVSS 和 SAE 都要早 ，經(jīng)過多次修訂并吸取歐美體系的內容，形成一套獨特的法規(guī)體系，在技術內容上比較接近美國。聯(lián)邦政府制定的是聯(lián)邦汽車安全標準（ FMVSS， Federal Motor Vehicle Safety Standard ）。為了不影響歐洲各國之間的自由貿易和國際運輸，歐洲經(jīng)濟委員會（ Economic Commission for Europe ）于 1958年簽訂了“關于 采用統(tǒng)一條件批準激動車輛裝備和部件并相互承認批準的協(xié)定書”，并在此協(xié)定書的基礎上制定了一套關于機動車的法規(guī)（ ECE）。其中美國體系和歐洲體系分別為許多國家所采用。汽車技術法規(guī)于二十世紀五十年代出現(xiàn)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已有多種國家的、區(qū)域的、雙邊的和多邊的法規(guī)體系。但是它的設計卻比較容易實現(xiàn)，而且具有非常明亮的外觀，所以得到了廣泛的應用。 多面式反射器的反射面由多個自由曲面組成。這種曲面的優(yōu)點是產(chǎn)生不必要的光線的可能性較小。 自由曲面反射器分為連續(xù)式和多面式。 自由曲面反射器 河海大學本科論文 FAWA1 汽車前照燈光學設 計（星宇車燈） 12 自由曲面反射器是目前最具潛力的前照燈反射器，它起到了拋物面前照燈的反射器和配光鏡的雙重作用，因此，自由曲面前照燈的配光鏡簡化為光滑透明的透鏡，不再參與配光過程。 拋物面 反射器 拋物面反射器是最傳統(tǒng)的反射器，它可以將置于其焦點處的光源發(fā)出的光沿平行于光軸方向反射出去。隨著科技的進步，反射器的類型和功能也在發(fā)生著變化。作為一種新型光源，目前高強度放電燈的價格仍然是比較高的，而且其制作的技術要求也比較高，所用的電路、燈具的設計也比較復雜，因而它在汽車照明中的應用范圍還比較小，但是它仍是汽車光源的發(fā)展方向，將會在汽車照明場合得到越來越廣泛的應用。 高強度放電燈 鹵鎢燈的優(yōu)點很多，但也存在許多不足之處，如光色偏黃、壽命較短、紅外輻射比例較高等等。 鹵鎢燈 由于傳統(tǒng)的白熾燈在物理尺寸、發(fā)光效率和經(jīng)濟壽命上的缺點，它的應用受到了很多限制。白熾燈利用電流通過螺旋型鎢絲時產(chǎn)生的熱效應，輻射出可見光和紅外線。與此同時，也出現(xiàn)了許河海大學本科論文 FAWA1 汽車前照燈光學設 計（星宇車燈） 11 多新型光源，如高強度氣體放電光源，這些新型光源的進展為汽車照明的未來提供了眾多可能性 [2]。最先使用的電光源是白熾燈。這兩種光源的亮度都比較低，照明效果并不盡如人意。 汽車光源在早期是十分簡陋的。 河海大學本科論文 FAWA1 汽車前照燈光學設 計（星宇車燈） 10 圖 23 自由曲面反射器的偏移 （ 上 ） 和散射 （ 下 ） 前照燈的主要部件 如前述，自由曲面前照燈的配光完全由反射器實現(xiàn)，配光鏡只是起透過光線的作用，因此，前照燈的三個主要部件，這里只介紹光源和反射器，對于配光鏡不作介紹。光線在經(jīng)過配光鏡的時候，不在發(fā)生偏移和散射。配光鏡由許多小透鏡和小棱鏡單元拼合而成，這些形狀不一的小單元，將反射器射出的平行光或偏移、或散射、投射到需要的地方，最終形成滿足要求的光型。 前照燈系統(tǒng) 前照燈的基本結構 典型的前照燈主要由光源、反射器和配光鏡這三個部件構成，如圖 21所示 圖 21 前照燈 1 一 光源、 2 一 反射器、 3 一 配光鏡 河海大學本科論文 FAWA1 汽車前照燈光學設 計（星宇車燈） 9 前照燈的工作原理 傳統(tǒng)的拋物面前照燈的 工作原理，是由反射器收集、匯聚光源發(fā)出的光，并將其以平行于光軸的方向射出，射出的光經(jīng)配光鏡的偏移和散射，形成滿足要求的光帶。與傳統(tǒng)的成像光學系統(tǒng)不同，照明光學系統(tǒng)更注重于能量的分配，即被照明面上的照度分布和大小，因而其設計與傳統(tǒng)光學系統(tǒng)設計有許多不同之處。河海大學本科論文 FAWA1 汽車前照燈光學設 計（星宇車燈） 8 第 2 章 前照燈設計基礎及設計過程概述 前照燈是一個照明光學系統(tǒng)。但是國內的自由曲面前照燈的獨立設計能力卻十分薄弱；一些發(fā)達國家雖然已經(jīng)可以開發(fā)制造高質量的自由曲面前照燈，但他們嚴格進行技術壟斷，不對外轉讓技術和軟件。它具有光能利用率高、車燈高度低和空氣動力學好等優(yōu)點。就目前國際汽車工業(yè)的進展來看，自由曲面反射器前照燈是前照燈的發(fā)展方向。 前照燈的種類在很長時間內都比較單一。因此，必須盡快開展汽車照明的自主研究?，F(xiàn)代汽車照明技術發(fā)展非常迅速，國外的企業(yè)及研究機構經(jīng)過多年的努力，已經(jīng)具備相當雄厚的研究基礎，擁有非常專 業(yè)的研發(fā)人員和完善的研發(fā)機構，其發(fā)展越來越快。 選題目的及意義 若是作一下比較，國內的研究以理論為主，內容較單一，且常有深度不足的感覺，創(chuàng)新之處不多；而國外的研究則重在實際應用，其論文涉及面廣且較有深度。由于它的功能就是反射器設計，因此車燈的其它部件還得由其它軟件來完成。 反射器設計軟件 ReflectorCAD 其功能就是設計分塊反射器，它極大的簡化了分塊反射器的構建和分析，從而縮短從設計到樣品所需要 的時間。 用于照明設計的軟件 KBESmartlite KBESmartlite 是集成于 IDEAS CAD 系統(tǒng)中的一套照明產(chǎn)品設計軟件。 TracePro 作為下一代偏離光線分析軟件，需要對光線進行有效和準確地分析。它是第一套以 ACIS solid modeling kernel為基本的光學軟件。其研究內容無論在深度還是廣度上，都遠遠超過了國內的研究。具體而言，美國密歇根大學的 Sivak 在前照燈光型分析、國際汽車照明標準及車河海大學本科論文 FAWA1 汽車前照燈光學設 計（星宇車燈） 5 燈質量評估方面做了許多研究；波蘭華沙大學的 Mazur 在汽車照明仿真方面的研究亦較為突出。特別是北美車燈、德國海拉和日本小糸這些專門設計和生產(chǎn)汽車照明產(chǎn)品的廠商，已經(jīng)具備開發(fā)制造高質量前照燈的能力。高校中以美國密歇根大學進行的研究最多，且其研究也多與企業(yè)合作。 B 國外研究現(xiàn)狀 國外的發(fā)展則比我們領先許多。不過就全國來看，對汽車照明研究雖然日益重視，相關的研究還僅僅是處于起步階段，尚無成功的設計和經(jīng)驗可言。江蘇丹陽是全國較大的車燈生產(chǎn)基地，過去這里的車燈制造企業(yè)主要用國外的設計進行生產(chǎn)，沒有自主研發(fā)的項目。相比之下，國內的企業(yè)開展的研究卻很少，僅上海小糸車燈有限公司、上海汽車照明工程研究中心、湖北汽車燈具廠等有限的幾家單位有零星的論文發(fā)表。此外，清華大學、上海交通大學、上海理工大學、哈爾濱工業(yè)大學等高校也進行了一些相關的研究。 河海大學本科論文 FAWA1 汽車前照燈光學設 計（星宇車燈） 4 研究現(xiàn)狀 A 國內研究現(xiàn)狀 國內目前幾乎不具備獨立設計前照燈的能力，進行汽車照明相關的單位也比較少，且主要是一些高校。它由光源、反射器、光纖和輸出組件等部分組成。隨著技術的發(fā)展、成本的下降、光效的提升， LED 光源將成為未來車輛照明的發(fā)展趨勢。 1 LED 汽車前照燈， LED 光源因其耗能低、壽命長、抗震動、響應速度快、設計自由度大、環(huán)保節(jié)能等傳統(tǒng)光源無法比擬的優(yōu)點成為汽車前照燈的新一代綠色光源，不僅能夠降低能量消耗，延長使用壽命，而且可以減少安全車距，減少交通事故。這種車燈要求精確的裝配，可獲得準確而清晰的明暗截止線。 投影型前照燈，投影型前照燈是德國海拉（ Hella) 公司于 1984 年推出的新一代前照燈。 自由曲面前照燈，在整個電光源的發(fā)展過程中，前照燈基本上采用拋物面反射器。 鹵素燈，就是在燈泡內滲入少量的的惰性氣碘，從燈絲蒸發(fā)出來的鎢原子與碘原子相遇反應，生成碘化鎢化合物，當?shù)饣u化合物一接觸白熱化的燈絲 (溫度超過 1450℃ )，又會分解還原為鎢和碘，鎢又重新歸隊回到燈絲中去，碘則重新進入氣體中。 封閉式前照燈， 1940 年之后，美國研制的封閉式前照燈， 將光源、反射器和配光鏡做成封閉的一體。 非對稱近光前照燈， 雙光燈芯前照燈系統(tǒng)屬于對稱近光系統(tǒng)，近光光型的左右兩側完全相同，因而左、右兩側行駛皆適用 。在這之后，乙炔前照燈就逐漸被電光源前照燈所取代。 電光源車燈， 1913 年發(fā)明了螺旋鎢絲做發(fā)光體的充氣（惰性氣體）白熾燈泡，其發(fā)光功率達到了 15~18lm/W。行車時車體的顛簸和晃動是這個化學反應的“催化劑”，因此汽車停止后，反應漸弱，照明也就漸弱消失。 乙炔燈， 1905 年，開始使用乙炔做車燈光源。由于煤油燈發(fā)光強度太低，不能滿足照亮前方足夠遠路面的要求。它的發(fā)展變化也代表了車燈的整體演變。正是由于前照燈的重要性和復雜性，前照燈的設計 一 直是汽車工業(yè)關注的重點之一。因此對于前照燈的空間光強分布，業(yè)內有著十分精確的標準。前照燈是汽車在夜間或雨天、霧天行駛時，用來照明道路、辨認前方障礙物的汽車照明裝置。信號燈則是向其它道路使用者表明本車的存在，以及本車將要轉向某一方向或正在制動減速等等，以引起其它道路使用者對本車的特別關注。 汽車燈具按其作用可分為兩大類：照明裝置 (照明燈 )和光信號裝置 (信號燈 )。世界汽車安全事故統(tǒng)計資料表明：夜間發(fā)生交 通事故的概率是白天的三倍，照明狀況不良時的事故率又是照明狀況良好時的三倍。汽車的照明質量直接影響著行車安全。汽車的安全性，是汽車運行中一個極為重要的性能。其中最突出的就是安全問題，尤其是夜間的安全。 The choice of light source。 Headlamps designed。 Translation English literature related to light. Second, through the munication and engineers, and related information collect