汽车灯具计算机配光设计.ppt

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1、概述灯具简介灯具配光标准使用相关软件简介汽车灯具种类按功能分：照明装置和光信号装置按安装位置分：外部照明和信号灯外部照明和信号灯近光、远光、转向、雾灯、制动、倒车、示廓、位近光、远光、转向、雾灯、制动、倒车、示廓、位置、牌照、驻车、侧标志和回复反射器等置、牌照、驻车、侧标志和回复反射器等室内照明灯室内照明灯室内灯、化妆灯、门灯、行李箱灯、高位制动灯、室内灯、化妆灯、门灯、行李箱灯、高位制动灯、发动机舱灯等发动机舱灯等车灯位置示意图汽车灯具发展概况年代年代光源光源灯具灯具性能性能1818世纪下半叶汽世纪下半叶汽车问世车问世火焰马灯或乙炔汽火焰马灯或乙炔汽灯灯煤油灯煤油灯乙炔灯乙炔灯几米几米四十年

2、代以后四十年代以后用发电机和白炽灯用发电机和白炽灯电光源电光源车灯车灯5050100100米，米，303040Km/h40Km/h全封闭灯光组（美全封闭灯光组（美国）国）封闭式封闭式前照灯前照灯远光远光100100150150米米R2R2光源光源六十年代六十年代卤钨光源（卤钨光源（H4H4）卤钨灯卤钨灯300300米以上，适于高速行驶米以上，适于高速行驶近些年近些年气体放电灯（气体放电灯（HIDHID）结合）结合自由曲面配光技术自由曲面配光技术光输出是卤钨光源的三倍，功光输出是卤钨光源的三倍，功率消耗是卤钨光源的一半。率消耗是卤钨光源的一半。LEDLED光源光源体小、量轻、低耗、长寿，体小、量

3、轻、低耗、长寿，响应快响应快汽车灯具的要求汽车灯具的要求 安全安全 节能节能 高效高效汽车灯具光源的要求汽车灯具光源的要求 瞬时点亮和熄灭，瞬时点亮和熄灭，有足够的亮度有足够的亮度 长寿长寿汽车前照灯光源技术指标外部照明灯具的分类及光色灯具名称灯具名称灯具名称灯具名称光光光光 色色色色远光灯、近光灯（组合成前远光灯、近光灯（组合成前照灯）照灯）白色白色转向信号灯、侧标志灯转向信号灯、侧标志灯琥珀色琥珀色前雾灯前雾灯白色或黄色白色或黄色前位灯前位灯白色白色后雾灯、制动灯、后位灯后雾灯、制动灯、后位灯红色红色倒车灯倒车灯白色白色示廊灯示廊灯前白后红前白后红后回复反射器后回复反射器红色红色侧回复反射

4、器侧回复反射器琥珀色琥珀色光亮度及其单位光通量光通量光通量光通量 光源在单位时间内发出的光量称为光源的光通量，以光源在单位时间内发出的光量称为光源的光通量，以 表示，单位是表示，单位是lmlm（流明）。例如（流明）。例如12V12V的的H4H4灯泡灯泡在其电压作用下，远光的光通量是在其电压作用下，远光的光通量是1250lm1250lm，近光为，近光为750lm750lm。光强度光强度I I 光源在给定方向的单位立体角发射的光通量定义为光源在该方向上的光强度（简称光强），以光源在给定方向的单位立体角发射的光通量定义为光源在该方向上的光强度（简称光强），以I I表示，表示，单位是单位是cdcd（坎

5、德拉）。（坎德拉）。1cd=1lm1cd=1lm1/sr1/sr。19791979年年1010月第月第1010届国际计量大会通过的坎得拉定义为：届国际计量大会通过的坎得拉定义为：一个光源发出频率为的单色辐射（对应于空气中波长为一个光源发出频率为的单色辐射（对应于空气中波长为550nm550nm的单色辐射），若在一定的单色辐射），若在一定方向上的辐射强度为方向上的辐射强度为1/683W/sr1/683W/sr，则光源在该方向上的发光强度为，则光源在该方向上的发光强度为1cd1cd。光照度光照度E E 光照度（简称照度）是表征表面被照明程度的量，它是每单位表面接受到的光通量。光照度（简称照度）是表

6、征表面被照明程度的量，它是每单位表面接受到的光通量。以以E E表示，表示，E=dE=d/dS/dS单位是单位是lx lx（勒克司）（勒克司）lx=1lmlx=1lmmm-2mm-2 注：注：1lx1lx的照度是比较小的，在此照度下仅能大致辨认周围物体。晴朗的满月夜晚，地面照度大约为；白天采光良好的室内照度为的照度是比较小的，在此照度下仅能大致辨认周围物体。晴朗的满月夜晚，地面照度大约为；白天采光良好的室内照度为100-100-500lx500lx；晴天室外太阳散射光下，地面的照度约为；晴天室外太阳散射光下，地面的照度约为1000lx1000lx；中午太阳光照射下，地面的照度可达；中午太阳光照射

7、下，地面的照度可达100000lx100000lx。全球主要关于汽车灯具的标准有三种：即美国的SAE标准，日本的JIS标准和欧洲的ECE标准。我国制订的关于灯具的国家标准是根据我国道路情况近似欧洲各国的实际出发，以欧洲的ECE标准为基础制定的。-GB4785-1998汽车和挂车外部照明和信号装置的安装规定-GB4599-94汽车前照灯配光性能-GB4660-94汽车前雾灯配光性能-GB10485-89 汽车和挂车外部照明和信号装置基本环境试验有关汽车灯具国家标准前照灯配光图GB4599靠右侧行驶的测试屏幕靠右侧行驶的测试屏幕前照灯配光图靠右侧行驶的测试屏幕靠右侧行驶的测试屏幕前照灯配光图靠右侧

8、行驶的测试屏幕靠右侧行驶的测试屏幕前照灯近光图前照灯远光前雾灯配光图GB4660前雾灯配光图GB4660前雾灯配光图后雾灯配光图GB11554后雾灯配光图倒车灯配光图GB15235前位/后位/示廓/制动灯配光图GB5920前位/后位/示廓/制动灯配光图GB5920前位/后位/示廓/制动灯配光图GB5920转向灯配光图GB17509转向灯配光图GB17509牌照灯配光图GB18408侧标志灯配光图GB18099高位制动灯配光QC/T260灯具常用塑料材料材料材料密度密度透过率透过率折射率折射率热变形温度热变形温度用途用途PMMAPMMA1.17-1.201.17-1.2090-9290-921.

9、4921.492100100灯罩灯罩PCPC1.21.280-9080-901.5841.584130130灯罩灯罩ABSABS1.02-1.161.02-1.169090灯体灯体PP8PP81.221.22140140灯体灯体PP6PP61.041.04122122灯体灯体PC+ABSPC+ABS1.151.159595灯体灯体PA6PA61.31.3170170固定件固定件PBTPBT1.51.5200200固定件固定件BMCBMC1.81.8200200反射镜反射镜PEIPEI1.271.27190190饰圈饰圈/反向反向镜镜PPSPPS1.351.35260260反射镜反射镜汽车灯具的

10、发展趋势一体化一体化轻型化轻型化薄形化薄形化美观化美观化智能化智能化 表表4-5-2 各种材料在室温对可见光的各种材料在室温对可见光的折射率折射率物质n（折射率）物质n（折射率）空气空气Al2O3 CaF2Cl2（气体）Cl2（液体）金刚石金刚石H2O（水）H2O（冰）聚四氟乙烯聚四氟乙烯醋酸纤维素聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯酚醛树脂环氧树脂低密度聚乙烯聚碳酸酯1.0002771.63-1.681.431.0007681.3852.4171.331.301.351.48-1.501.491.491.50-1.701.5-1.61.511.59玻璃（重燧石）玻璃（锌牌）KClKFNaCl石英熔融石英S

11、rO聚丙烯腈天然橡胶聚酰胺高密度聚乙烯聚氯乙烯氯丁橡胶聚苯乙烯1.651.521.491.361.541.541.471.871.511.521.53-1.551.541.54-1.561.551.59简单的程序面用于普通照明用于普通照明自由曲面实现复杂的照明功能实现复杂的照明功能常用光学模拟软件ASAPASAPTraceProTraceProZemaxZemaxOSLOOSLOLucidshapeLucidshapeLighttoolsLighttoolsCODEVCODEV等等等等ASAP ASAPASAP是功能强大的光学分析软件，是专为仿真成像或光照明的应用而是功能强大的光学分析软件，是

12、专为仿真成像或光照明的应用而设计，让您的光学工程工作更加正确且迅速。设计，让您的光学工程工作更加正确且迅速。ASAPASAP让您在制作原型系让您在制作原型系统或大量生产前可以预先做光学系统的仿真以便加快产品上市的时间。统或大量生产前可以预先做光学系统的仿真以便加快产品上市的时间。传统描光程序的速度是非常烦琐秏时的。传统描光程序的速度是非常烦琐秏时的。ASAPASAP对于整个非序列性对于整个非序列性描光工具都经过速度的优化处理，让您可以在短时间内就可做数百万描光工具都经过速度的优化处理，让您可以在短时间内就可做数百万条几何描光的计算。光线可不计顺序及次数的经过表面，还可向前，条几何描光的计算。光

13、线可不计顺序及次数的经过表面，还可向前，向后追踪。此外向后追踪。此外ASAPASAP具有强大的指令集可以让您进行特性光线以及物具有强大的指令集可以让您进行特性光线以及物体的分析，包括：体的分析，包括：选择你所要分析的物体上的光线；选择并独立出特定的光线群；列出选择你所要分析的物体上的光线；选择并独立出特定的光线群；列出光线的来源（折射光线的来源（折射/反射反射/散射散射）与以及其路径的变化；追踪光线的）与以及其路径的变化；追踪光线的来源以及强度，分析出您意想不到的杂散光路！来源以及强度，分析出您意想不到的杂散光路！Lucidshapelucidshape是德国海拉公司的开发工程师开发的一套软件

14、专业灯具配光设计软件。该软件凝聚海拉公司的技术和技术人员的智慧，尽管没有完全体现出成熟的海拉技术，但是其软件的发展目标已经明显的把重点放在轿车灯具，多种花纹设计，为后尾灯提供了大量的选择方案，简捷的前照灯，前雾灯配光设计，已经为很多企业解决了配光设计的一些难题。该软件的特点是:操作方便,速度快,配光效率高,配光设计出来的近光反射镜,仿制难度大,软件的优势在于正向设计配光,仿制也可以以设计的方式进行重新配光。软件可以设计：前照灯ECE近光，SAE近光，投影式前照灯、前雾灯，后雾灯，后尾灯反射镜花纹设计方法，透镜设计方法。Lucidshape界面ZEMAX ZEMAXZEMAX是美国焦点软件公司所

15、发展出的光学设计软件，可做光学组件是美国焦点软件公司所发展出的光学设计软件，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是套可以运算并结合优化，公差等分析功能，是套可以运算SequentialSequential及及Non-Non-SequentialSequential的软件。版本等级有的软件。版本等级有SESE：标准版，：标准版，XEXE：完整版，：完整版，EEEE：专业：专业版（可运算版（可运算Non-SequentialNon-Sequential）。）。ZEMAXZ

16、EMAX的主要特色：分析：提供多功能的分析图形，对话窗式的的主要特色：分析：提供多功能的分析图形，对话窗式的参数选择，方便分析，且可将分析图形存成图文件，例如：参数选择，方便分析，且可将分析图形存成图文件，例如：*.BMP,*.BMP,*.JPG*.JPG等，也可存成文字文件等，也可存成文字文件*.txt*.txt；优化：表栏式；优化：表栏式meritmeritfunctionfunction参数输入，对话窗式预设参数输入，对话窗式预设meritmeritfunctionfunction参数，方便使用者定义，且多种优化方式供使用者使用；公参数，方便使用者定义，且多种优化方式供使用者使用；公差分

17、析：表栏式差分析：表栏式ToleranceTolerance参数输入和对话窗式预设参数输入和对话窗式预设ToleranceTolerance参数，参数，方便使用者定义；报表输出：多种图形报表输出，可将结果存成图文方便使用者定义；报表输出：多种图形报表输出，可将结果存成图文件及文字文件。件及文字文件。ZEMAX界面TraceProTraceProTracePro是一套普遍用于照明系统、光学分析、辐射分析是一套普遍用于照明系统、光学分析、辐射分析及光度分析的光线仿真软件。它是第一套以及光度分析的光线仿真软件。它是第一套以ACISACISSolidModelingSolidModelingKerne

18、lKernel为基本的光学软件。也是第一套结合真实固体模型、为基本的光学软件。也是第一套结合真实固体模型、强大光学分析功能、数据转换能力强及易上手的使用接口强大光学分析功能、数据转换能力强及易上手的使用接口的仿真软件。的仿真软件。TraceProTracePro多变化的应用领域包括：多变化的应用领域包括：照明（照明（IlluminationIllumination）；导光管（）；导光管（LightLightPipesPipes）；薄膜光学（）；薄膜光学（TissueTissueOpticsOptics）；光机设计（）；光机设计（OptomechanicalOptomechanicalDesig

19、nDesign）；杂散光和激光泵浦。）；杂散光和激光泵浦。TracePro界面TracePro界面ASAP使用一般步骤ASAP使用一般步骤ASAP使用一般步骤ASAP使用一般步骤ASAP使用一般步骤ASAP使用一般步骤ReflectorCAD简介ReflectorCADReflectorCAD是美国是美国BROBRO公司的另一个产品，可以通公司的另一个产品，可以通过设计片和预览的光斑，很容易的得到原始的配光反射镜，过设计片和预览的光斑，很容易的得到原始的配光反射镜，是目前国内专业配光工程师必不好少的汽车灯具配光工具，是目前国内专业配光工程师必不好少的汽车灯具配光工具，它通过目标区的光斑调整，从

20、而自动得到所需的片体，最它通过目标区的光斑调整，从而自动得到所需的片体，最终形成一个完整的反射镜，它既可以在已设定的基本抛物终形成一个完整的反射镜，它既可以在已设定的基本抛物面上创建片，也可以自己定义基本面来建立片，该软件操面上创建片，也可以自己定义基本面来建立片，该软件操作简单，易学，但其技巧性比较大。作简单，易学，但其技巧性比较大。调整光斑，得到优秀的光学片是该软件的使用的难点，调整光斑，得到优秀的光学片是该软件的使用的难点，对使用者的工作经验要求比较高。其设计出的反射镜可以对使用者的工作经验要求比较高。其设计出的反射镜可以转换成转换成IGESIGES格式以便造型使用，还可以直接输出到格式

21、以便造型使用，还可以直接输出到ASAPASAP进行分析。进行分析。ReflectorCAD简介 1.设定系统单位,参考面参考面(BASE SURFACE)参数 2.选择光源光源(SOURCE),设定光源的方向和位置 3.设定屏幕屏幕(OUTPUT窗口)的属性 4.需要预先考虑一下究竟按那种标准(如ECE,SAE,远光或近光)设计光形?4.布置片布置片(SEGMENT)5.计算光效 6.配光-设计每块片的投影区(AIM REGION)7.反复调节反复调节投影区(AIM REGIONAIM REGION)及 平衡点平衡点(AIM BALANCE POINTAIM BALANCE POINT)及 台阶台阶(INTERSEGMENT FILLERINTERSEGMENT FILLER),来逼近逼近我们要求的光效;8.输出文件*.INR至ASAP(光学分析)和数据*.IGS(结构设计).ReflectorCAD简介