FAW-A1汽车前照灯的光学设计1679.docx

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1、河海大学本科论文 FAW-A1汽车前照灯光学设计（星宇车灯） 毕 业业 设 计计（论 文文）FAW-AA1汽车前前照灯光学学设计年级专业2009级级机械工程程及自动化化学号姓名096100105220钱程指导教师卞新高评 阅 人人张敏二一三年年六月中国 常州II摘要由于汽车的的造型很大大程度上是是取决于前前照灯，而而且，前照照灯的照明明质量对于于行车的安安全也是至至关重要的的，所以，在在本文以FFAW-AA1汽车前前照灯的设设计制造为为研究背景景，介绍了了FAW-A1汽车车前照灯的的设计和制制造的主要要模块，主主要包括：外观分析析设计，结结构分析设设计，光学学分析和反反射镜设计计，前照灯灯振动

2、分析析和前照灯灯模流分析析。同时，在在对FAWW-A1前前照灯整体体设计的基基础上，重重点对前照照灯的光学学设计进行行了研究和和学习。设设计主要满满足了汽车车前照灯在在光学方面面的行业标标准。也在在满足各项项要求的同同时，力争争使设计成成本低廉，品品质优良，外外观优美融融于车身。依据论文内内容，主要要工作如下下：第一，了解解任务书的的内容，明明确设计任任务；阅读读大量与车车灯前照灯灯相关的资资料和文献献；翻译与与车灯相关关的英文文文献。第二，通过过和工程师师的沟通以以及搜集学学习汽车前前照灯的相相关信息，明明确各自的的设计任务务，列出设设计任务安安排和进度度表，通过过与结构设设计和震动动分析的

3、组组员讨论，得出相对对合理的方方案简图。第三，依据据法规的要要求，认真真对比选择择，筛选性性价比比较较高的前照照灯光源，并并依据光源源设计出合合理的前照照灯反射器器，能够与与结构设计计的组员相相配合。第四，通过过公司的软软件，将数数据模拟出出前照灯光光源照射出出来的光强强分布，合合理的调整整光源与反反射器的角角度，使之之与法规相相符合，检检验与完善善前照灯的的光学设计计。撰写毕毕业设计论论文，同时时总结出本本设计中的的改进和不不足之处，展展望未来该该车型前照照灯设计的的趋势和值值得努力的的方向。最最后，给出出毕业设计计的心得体体会。关键词：FFAW-AA1前照灯灯设计 光光学设计 光源的选选择

4、对比 反射器设设计Abstrract As caar moodeliing iis laargelly deependds onn thee heaadlammps, and headdlampps liightiing qqualiity iis immporttant for trafffic safeety, therreforre, iin thhis aarticcle tto auuto wworkss - AA1 ass thee ressearcch baackgrroundd, deesignn andd mannufaccturiing oof auutomoobilee

5、heaadlammps FFAW-AA1 caar heeadlaamps are intrroducced tthe mmain moduule ddesiggn annd maanufaacturring, maiinly incllude: apppearaance anallysiss andd dessign, strructuure aanalyysis and desiign, anallysiss andd refflecttion optiical lenss dessign, anaalysiis annd heeadlaamps headdlampps viibratti

6、on moldd floow annalyssis. At tthe ssame timee, inn whiich AA1 heeadlaamps, on the basiis off thee oveeralll dessign, foccus oon thhe oppticaal deesignn of headdlampp hass carrriedd on the reseearchh andd stuudy. Desiignedd to satiisfy the vehiicle headdlampps inn thee opttics induustryy staandarrds

7、. Alsoo to meett thee reqquireementts att thee samme tiime, striive tto maake tthe ddesiggn coost iis loow, ggood quallity, beaautifful aappeaarancce innto bbody.Basedd on the thessis, the mainn worrk iss as folllows:Firstt, unndersstandd thee conntentts off thee speecifiicatiion, desiign ttask; Rea

8、adingg a llot oof ussefull infformaationn rellatedd witth heeadliightss heaadlammps aand lliterraturre; TTransslatiion EEngliish lliterraturre reelateed too ligght.Seconnd, tthrouugh tthe ccommuunicaationn andd enggineeers, and relaated infoormattion colllectiing llearnning autoomobiile hheadllampss

9、, cllear theiir reespecctivee dessign taskk, deesignn tassk arrranggemennt annd sccheduule llisteed, wwith the struucturre deesignn andd vibbratiion aanalyysis of ggroupp disscusssion, draaw a relaativeely rreasoonablle pllan ddiagrram.Thirdd, acccordding to rregullatorry reequirremennts, seriious c

10、onttrastt sellectiion, screeeninng off higgh coost pperfoormannce oof laamps, andd acccordiing tto thhe liight sourrce tto deesignn reaasonaable headdlampp refflecttor, can be mmade to mmatchh thee strructuure ddesiggn off thee teaam meemberrs.Fourtth, tthrouugh tthe ccompaanyss sofftwarre, tthe dda

11、ta simuulatee thee lammps llightt inttensiity ddistrributtion, reaasonaable adjuust tthe AAnglee of lighht soourcee andd refflecttor, and conssisteent wwith lawss andd reggulattionss, innspecctionn andd impprovee thee optticall dessign of hheadllamp. Wriitingg graaduattion desiign ppaperr, att thee

12、samme tiime, summmarizzed tthe iimproovemeent aand ddeficcienccy inn thee dessign, loookingg forrwardd to the futuure oof thhe caar heeadlaamp ddesiggn trrendss andd worrth tthe eefforrt diirecttion. Finnallyy, thhe exxperiiencee of gradduatiion ddesiggn iss givven.Key wwordss: FAWW-A1; Heaadlammps

13、ddesiggned; Oppticaal deesignn; TThe cchoicce off ligght ssourcce; The desiign oof thhe reeflecctorIV目录摘要IAbstrractII第1章 绪绪论11.1 选选题背景11.1.11 前照灯灯与行车安安全11.1.22 前照灯灯的发展历历程21.1.33研究现状状31.1.44 前照灯灯设计常用用软件51.2 选选题目的及及意义6第2章 前前照灯设计计基础及设设计过程概概述72.1 前前照灯系统统72.1.11 前照灯灯的基本结结构72.1.22 前照灯灯的工作原原理82.2 前前照灯的主主要部

14、件92.2.11 光源92.2.22 反射器器102.3 前前照灯的相相关标准112.3.11 概述112.3.22 中国汽汽车照明标标准122.4 前前照灯设计计的理论基基础152.4.11 光学基基础15第3章 光光源的选择择193.1 常常用前照灯灯光源193.2 本本论文所选选用的光源源193.2.11 H4光光源193.2.22 H7光光源21第4章 反反射器设计计234.1 基基础面234.2 分分区设计234.2.11 H4光光源的反射射面分区244.2.22 H7光光源的反射射面分区254.3 总总体设计264.3.11 采用HH4光源的的反射面274.3.22 采用HH7光源

15、的的反射面284.4 光光型图与等等照度图的的绘制304.4.11 H44反射器304.4.22 H7反反射器32第5章 小小结355.1 近近光比较355.2 远远光比较35总结366致谢377参考文献38附录411汽车前照灯灯标准41第1章 绪绪论1.1 选选题背景1.1.11 前照灯灯与行车安安全汽车是现代代社会中不不可或缺的的交通和运运输工具，它它给我们的的生活带来来了便利，也也带来了问问题。其中中最突出的的就是安全全问题，尤尤其是夜间间的安全。全全世界每年年发生的汽汽车交通事事故不计其其数。汽车车的安全性性，是汽车车运行中一一个极为重重要的性能能。汽车灯具担担负着照明明和信号两两种功

16、能，是是重要的安安全部件。汽汽车的照明明质量直接接影响着行行车安全。尽尽管夜间路路上的行人人比白天少少，事故数数据显示，不不包括驾驶驶者在内的的事故数目目仍以夜间间为多：导导致行人致致命伤害的的事故有660发生生在夜间。世世界汽车安安全事故统统计资料表表明：夜间间发生交通通事故的概概率是白天天的三倍，照照明状况不不良时的事事故率又是是照明状况况良好时的的三倍。1可见见汽车灯具具对于汽车车的安全至至关重要。汽车灯具按按其作用可可分为两大大类：照明明装置(照照明灯)和和光信号装装置(信号号灯)。照照明灯的功功能，是在在黑暗环境境中照亮汽汽车行驶前前方路面。信信号灯则是是向其它道道路使用者者表明本车

17、车的存在，以以及本车将将要转向某某一方向或或正在制动动减速等等等，以引起起其它道路路使用者对对本车的特特别关注。在各种汽车车灯具中，前前照灯的重重要性尤为为突出。前前照灯是汽汽车在夜间间或雨天、雾雾天行驶时时，用来照照明道路、辨辨认前方障障碍物的汽汽车照明装装置。前照照灯就好比比汽车的双双眼，是汽汽车最主要要的外部照照明灯具，它它的主要功功能是确保保驾驶者对对前方场景景有良好的的视认性，而而同时又不不能给迎面面来车的驾驾驶者造成成眩光。因因此对于前前照灯的空空间光强分分布，业内内有着十分分精确的标标准。前照照灯近光的的光分布完完全不对称称，中间是是一个高光光强区，主主要照亮汽汽车正前方方的路面

18、；光束在水水平方向有有所扩散，兼兼顾整个路路面及路边边的情况：在前照灯灯灯光所产产生的明区区与暗区之之间有一条条清晰的截截止线(分分界线)。正正是由于前前照灯的重重要性和复复杂性，前前照灯的设设计一直是汽车车工业关注注的重点之之一。1.1.22 前照灯灯的发展历历程前照灯是要要求最高、结结构最复杂杂、设计和和制造难度度最大的车车灯。它的的发展变化化也代表了了车灯的整整体演变。从早期乙炔炔气前照灯灯发展到当当今的自由由面反射镜镜气体放电电前照灯，差差不多经历历了1200年，其演演变过程如如下2,3:1、 煤油灯，最最初的前照照灯是简单单安装在汽汽车前部的的煤油灯。由由于煤油灯灯发光强度度太低，不

19、不能满足照照亮前方足足够远路面面的要求。后后来利用11779年年克鲁平发发明的带片片式抛物面面反光条（反反射器的雏雏形），将将煤油灯的的光通量反反射汇聚于于一狭窄立立体角内，成成为具有高高强度光束束的聚光式式前照灯。2、 乙炔灯，11905年年，开始使使用乙炔做做车灯光源源。乙炔由由装置在汽汽车脚踏板板或车架上上的轻便型型乙炔发生生器利用碳碳化钙和水水反应而产产生。行车车时车体的的颠簸和晃晃动是这个个化学反应应的“催化剂”，因此汽汽车停止后后，反应渐渐弱，照明明也就渐弱弱消失。乙乙炔作为早早期车灯的的稳定光源源，一直使使用到19925年前前后。3、 电光源车灯灯，19113年发明明了螺旋钨钨丝

20、做发光光体的充气气（惰性气气体）白炽炽灯泡，其其发光功率率达到了115188lm/WW。当年的的凯迪拉克克（Caddillaac）汽车车的前照灯灯就使用了了这种灯泡泡座光源，这这标志着汽汽车电气时时代的开始始。在这之之后，乙炔炔前照灯就就逐渐被电电光源前照照灯所取代代。4、 对称光前照照灯，具备备有高轮廓廓亮度充气气灯泡的前前照灯，为为解决在两两车相遇时时因前照灯灯的强光造造成驾驶员员炫目而导导致发生交交通事故和和撞车的严严重问题，出出现了双光光灯芯前照照灯，但也也没有完全全解决汽车车车灯的配配光问题。5、 非对称近光光前照灯，双光灯芯前照灯系统属于对称近光系统，近光光型的左右两侧完全相同，因

21、而左、右两侧行驶皆适用。为解决在会车过程中，前照灯既不产生炫目，又能保证对道路具有良好的照明，1932年美国发明了不对称前照灯，它是以基准轴为中心，将光束一分为二，靠近来车一侧的落地距离短(即光束压低，从而防炫)，而另一侧光束的落地距离长(即光束抬高，从而增加视见)。 6、 封闭式前照照灯，19940年之之后，美国国研制的封封闭式前照照灯，将光光源、反射射器和配光光镜做成封封闭的一体体。7、 卤钨前照灯灯，第一批批装有卤钨钨灯泡的汽汽车前照灯灯是由法国国“斯贝”公司在11964年年生产的，其其灯丝允许许工作温度度较普通白白炽灯泡高高，光效增增加约500%，寿命命也增加一一倍。卤素素灯，就是是在

22、灯泡内内渗入少量量的的惰性性气碘，从从灯丝蒸发发出来的钨钨原子与碘碘原子相遇遇反应，生生成碘化钨钨化合物，当当碘化钨化化合物一接接触白热化化的灯丝(温度超过过14500)，又会会分解还原原为钨和碘碘，钨又重重新归队回回到灯丝中中去，碘则则重新进入入气体中。如如此循环不不已，灯丝丝几乎不会会烧断，灯灯泡也不会会发黑，所所以它要比比传统的白白炽前照灯灯寿命更长长，亮度更更大。8、 自由曲面前前照灯，在在整个电光光源的发展展过程中，前前照灯基本本上采用抛抛物面反射射器。反射射器将光源源发出的光光以近似平平行于光轴轴的方向射射出，经配配光镜的重重新分配，形形成满足要要求的光型型，自由曲曲面前照灯灯的反

23、射器器曲面不再再是规则的的抛物面，从从其上反射射的光型即即为满足要要求的光型型，不再需需要配光镜镜进行配光光。9、 投影型前照照灯，投影影型前照灯灯是德国海海拉（Heella) 公司于于19844年推出的的新一代前前照灯。由由光源、反反射器、挡挡板、凸透透镜和配光光镜组成。这这种车灯要要求精确的的装配，可可获得准确确而清晰的的明暗截止止线。10、 高强度气体体放电HIID前照灯灯，HIDD具有寿命命较长、光光照度强、色色温高等优优点，因其其能提供更更宽更亮的的光型及更更广的照射射范围成为为又一代前前照灯光源源。11、 LED汽车车前照灯，LLED光源源因其耗能能低、寿命命长、抗震震动、响应应速

24、度快、设设计自由度度大、环保保节能等传传统光源无无法比拟的的优点成为为汽车前照照灯的新一一代绿色光光源，不仅仅能够降低低能量消耗耗，延长使使用寿命，而而且可以减减少安全车车距，减少少交通事故故。LEDD灯能够使使得汽车灯灯具的造型型布置和风风格设计具具有空前的的灵活性而而适于车型型的个性化化，且LEED的光输输出功率密密码已能够够与HIDD灯具匹敌敌。随着技技术的发展展、成本的的下降、光光效的提升升，LEDD光源将成成为未来车车辆照明的的发展趋势势。12、 光纤前照灯灯，光纤前前照灯是根根据光的全全反射原理理，利用光光学纤维来来实现光的的传导而开开发出的最最新一代汽汽车灯具。它它由光源、反反射

25、器、光光纤和输出出组件等部部分组成。综上所述，随随着照明光光源技术的的进步，汽汽车前照灯灯工经历了了四代光源源的演变，分分别是白炽炽灯、卤素素灯、HIID、LEED光源。1.1.33研究现状状A 国内研研究现状国内目前几几乎不具备备独立设计计前照灯的的能力，进进行汽车照照明相关的的单位也比比较少，且且主要是一一些高校。其其中非比较较突出的是是负担大学学光源与照照明工程系系及电光源源研究所的的一批老师师和研究生生，他们进进行了较多多的研究并并取得了一一定的成果果，复旦大大学的研究究所涉及的的内容包括括AFS前前照灯系统统、计算机机辅助前照照灯设计、前前照灯光型型模拟及汽汽车光源的的计算机建建模等

26、方面面。此外，清清华大学、上上海交通大大学、上海海理工大学学、哈尔滨滨工业大学学等高校也也进行了一一些相关的的研究。如如北京理工工大学的照照明光学系系统CADD的研究清清华大学的的汽车前照照灯计算机机辅助设计计研究及上上海理工大大学的自由由曲面汽车车车灯的仿仿真设计和和制造研究究。相比之之下，国内内的企业开开展的研究究却很少，仅仅上海小糸糸车灯有限限公司、上上海汽车照照明工程研研究中心、湖湖北汽车灯灯具厂等有有限的几家家单位有零零星的论文文发表。内内容涉及前前照灯的光光学设计及及道路照明明标准研究究等方面，多多侧中与实实际应用，理理论研究的的比重较小小。江苏丹丹阳是全国国较大的车车灯生产基基地

27、，过去去这里的车车灯制造企企业主要用用国外的设设计进行生生产，没有有自主研发发的项目。随随着汽车照照明技术和和造型技术术的发展，车车灯特别是是前车灯的的地位日益益突出，国国内的这些些汽车车灯灯生产企业业也开始意意识到研究究车灯的重重要性，正正在逐渐开开展研究项项目。不过过就全国来来看，对汽汽车照明研研究虽然日日益重视，相相关的研究究还仅仅是是处于起步步阶段，尚尚无成功的的设计和经经验可言。尤尤其是企业业进行研究究的较少，这这与国外主主要由企业业进行研究究的现象形形成了鲜明明的对比。B 国外研研究现状国外的发展展则比我们们领先许多多。与国内内不同，国国外的研究究大多由企企业完成。高高校中以美美国

28、密歇根根大学进行行的研究最最多，且其其研究也多多与企业合合作。在汽汽车照明方方面研究成成果较为突突出的，有有著名车灯灯制造商，如如北美车灯灯、德国海海拉和日本本小糸；著著名照明产产品制造商商，如Vaalco、HHelioos和Phhilipps；以及及著名汽车车制造商，如如BMG、VVolksswageen、Meerceddes BBenz等等等。特别别是北美车车灯、德国国海拉和日日本小糸这这些专门设设计和生产产汽车照明明产品的厂厂商，已经经具备开发发制造高质质量前照灯灯的能力。他他们不仅设设计制造了了世界顶尖尖水平的车车灯、积累累了相当丰丰富的设计计经验，还还针对汽车车照明的特特殊性，开开发

29、了专门门用于汽车车照明系统统设计的软软件。具体体而言，美美国密歇根根大学的SSivakk 在前照照灯光型分分析、国际际汽车照明明标准及车车灯质量评评估方面做做了许多研研究；波兰兰华沙大学学的Mazzur 在在汽车照明明仿真方面面的研究亦亦较为突出出。各企业业对汽车照照明的研究究内容更为为广泛，主主要的研究究方面有：前照灯标标准的国际际协调、HHID光源源技术及采采用HIDD的前照灯灯的设计、自自由曲面前前照灯的设设计、分光光系统的设设计及优化化、AFSS系统、车车灯光色分分析及前照照灯内部热热流分析等等诸多内容容。其研究究内容无论论在深度还还是广度上上，都远远远超过了国国内的研究究。1.1.4

30、4 前照灯灯设计常用用软件1、综合性性光学软件件TracceProoTraceePro是是一套普遍遍用于照明明系统、光光学分析、辐辐射度分析析及光度分分析的光线线模拟软件件。它是第第一套以AACIS soliid moodeliing kkerneel为基本本的光学软软件。优点点：比起传传统的原形形方法，TTraceePro在在建立显示示系统的原原型时，在在时间上和和成本上要要降低30050%。 TracceProo作为下一一代偏离光光线分析软软件，需要要对光线进进行有效和和准确地分分析。为了了达到这些些目标，TTraceePro必必须具备以以下这些功功能：处理理复杂几何何的能力，以以定义和跟

31、跟踪数百万万条光线；图形显示示、可视化化操作以及及提供3DD实体模型型的数据库库；导入和和导出主流流CAD软软件和镜头头设计软件件的数据格格式。 2、用于照照明设计的的软件KBBE-SmmartlliteKBE-SSmarttlitee 是集成成于I-DDEAS CAD 系统中的的一套照明明产品设计计软件。它它将现有的的所有关于于照明系统统进展的知知识和惯例例存放于一一个中心库库中，试图图提供照明明工程师及及设计师所所需要的包包括工具、设设计的支持持数据和信信息在内的的几乎所有有知识44,5。3、反射器器设计软件件RefllectoorCADD其功能就是是设计分块块反射器，它它极大的简简化了分

32、块块反射器的的构建和分分析，从而而缩短从设设计到样品品所需要的的时间。其其图形界面面使设计简简单易行，而而近似的反反射器输出出效果在数数秒内就可可算出，这这样设计中中的改动效效果立即就就可以看到到。由于它它的功能就就是反射器器设计，因因此车灯的的其它部件件还得由其其它软件来来完成。4、CADD软件CAATIACATIAA 提供了了完备的设设计能力：从产品的的概念设计计到最终产产品的形成成，以其精精确可靠的的解决方案案提供了完完整的2DD、3D、参参数化混合合建模及数数据管理手手段，从单单个零件的的设计到最最终电子样样机的建立立；同时，作作为一个完完全集成化化的软件系统统，CATTIA将机机械设

33、计，工工程分析及及仿真，数数控加工和和CATwweb网络络应用解决决方案有机机的结合在在一起，为为用户提供供严密的无无纸工作环环境，特别别是CATTIA中的的针对汽车车、摩托车车业的专用用模块，使使CATIIA拥有了了最宽广的的专业覆盖盖面，从而而帮助客户户达到缩短短设计生产产周期、提提高产品质质量及降低低费用的目目的6。1.2 选选题目的及及意义若是作一下下比较，国国内的研究究以理论为为主，内容容较单一，且且常有深度度不足的感感觉，创新新之处不多多；而国外外的研究则则重在实际际应用，其其论文涉及及面广且较较有深度。这这也许正是是国内车灯灯设计力量量薄弱的一一个重要原原因。现代代汽车照明明技术

34、发展展非常迅速速，国外的的企业及研研究机构经经过多年的的努力，已已经具备相相当雄厚的的研究基础础，拥有非非常专业的的研发人员员和完善的的研发机构构，其发展展越来越快快。国内由于对对这方面长长期没有重重视，致使使研发实力力十分薄弱弱，一直依依赖国外的的技术，这这会导致受受制于人的的局面，对对我国的汽汽车工业发发展十分不不利。因此此，必须尽尽快开展汽汽车照明的的自主研究究。否则，差差距将越来来越大。前照灯的种种类在很长长时间内都都比较单一一。随着CCAD技术术和光学技技术的发展展，出现了了许多新型型前照灯，如如复合反射射器前照灯灯、波浪形形反射器前前照灯、投投影式前照照灯及自由由曲面反射器器前照灯

35、。就就目前国际际汽车工业业的进展来来看，自由由曲面反射射器前照灯灯是前照灯灯的发展方方向。这种种前照灯完完全摒弃了了传统前照照灯的配光光镜配光方方式，由反反射器独立立完成配光光的任务。它它具有光能能利用率高高、车灯高高度低和空空气动力学学好等优点点。目前，欧美美、日本等等发达国家家的汽车已已广泛采用用自由曲面面前照灯，而而国内自由由曲面前照照灯的普及及率却相当当低，正处处于向自由由曲面前照照灯过渡的的时期。但但是国内的的自由曲面面前照灯的的独立设计计能力却十十分薄弱；一些发达达国家虽然然已经可以以开发制造造高质量的的自由曲面面前照灯，但但他们严格格进行技术术垄断，不不对外转让让技术和软软件。所

36、以以，现在进进行本课题题的研究，对对我国汽车车工业的发发展具有重重要的意义。42第2章 前前照灯设计计基础及设设计过程概概述前照灯是一一个照明光光学系统。照照明光学系系统是光学学的一大分分支。与传传统的成像像光学系统统不同，照照明光学系系统更注重重于能量的的分配，即即被照明面面上的照度度分布和大大小，因而而其设计与与传统光学学系统设计计有许多不不同之处。前前照灯有很很多种类型型，如抛物物面前照灯灯、复合曲曲面前照灯灯、自由曲曲面前照灯灯和投影式式前照灯等等等，这一一章主要介介绍本论文文所研究的的自由曲面面前照灯。2.1 前前照灯系统统2.1.11 前照灯灯的基本结结构典型的前照照灯主要由由光源

37、、反反射器和配配光镜这三三个部件构构成，如图图2-1所所示图2-1 前照灯1一光源、2一反射器、33一配光镜2.1.22 前照灯灯的工作原原理传统的抛物物面前照灯灯的工作原原理，是由由反射器收收集、汇聚聚光源发出出的光，并并将其以平平行于光轴轴的方向射射出，射出出的光经配配光镜的偏偏移和散射射，形成满满足要求的的光带。这这里，光型型是由反射射器和配光光镜配合实实现的，而而且主要取取决于配光光镜，反射射器仅仅是是起到汇聚聚和射出光光线的作用用。配光镜镜由许多小小透镜和小小棱镜单元元拼合而成成，这些形形状不一的的小单元，将将反射器射射出的平行行光或偏移移、或散射射、投射到到需要的地地方，最终终形成

38、满足足要求的光光型。图2-2 配光镜的的偏移(上上)和散射射(下)自由曲面前前照灯与抛抛物面前照照灯的最大大不同是将将配光镜的的功能转移移到了反射射器上，即即光型完全全由反射器器来实现，配配光镜变成成光滑透明明的透镜，仅仅仅是起到到透过光线线的作用。光光线在经过过配光镜的的时候，不不在发生偏偏移和散射射。这时的的反射器，在在反射光线线的同是，还还要实现以以前由配光光镜完成的的偏移和散散射功能。图2-3 自由曲面面反射器的的偏移（上）和散射（下）2.2 前前照灯的主主要部件如前述，自自由曲面前前照灯的配配光完全由由反射器实实现，配光光镜只是起起透过光线线的作用，因因此，前照照灯的三个个主要部件件

39、，这里只只介绍光源源和反射器器，对于配配光镜不作作介绍。2.2.11 光源（一）现状状与发展汽车光源是是汽车灯具具的发光主主体，合理理的选择光光源，对汽汽车的照明明质量起着着至关重要要的作用。汽车光源在在早期是十十分简陋的的。在使用用电光源之之前，先后后由煤油灯灯和乙炔灯灯充当汽车车的照明光光源。这两两种光源的的亮度都比比较低，照照明效果并并不尽如人人意。直到到电光源应应用于汽车车照明，这这种情况在在有了明显显的改观。最最先使用的的电光源是是白炽灯。白白炽灯在汽汽车上使用用了相当长长的时间，直直到现在，白白炽灯和在在白炽灯的的基础上发发展而来的的卤钨灯，仍仍是使用最最为广泛的的汽车光源源。与此

40、同同时，也出出现了许多多新型光源源，如高强强度气体放放电光源，这这些新型光光源的进展展为汽车照照明的未来来提供了众众多可能性性2。（二）常用用汽车光源源简介1、 白炽灯白炽灯不但但是最早使使用的，也也是至今仍仍在广泛使使用的汽车车电光源。白白炽灯利用用电流通过过螺旋型钨钨丝时产生生的热效应应，辐射出出可见光和和红外线。白白炽灯的功功率较小，主主要用于照照度要求不不太高的场场合，如尾尾灯、刹车车灯和转向向灯等。2、 卤钨灯由于传统的的白炽灯在在物理尺寸寸、发光效效率和经济济寿命上的的缺点，它它的应用受受到了很多多限制。卤卤钨灯是在在白炽灯的的基础上发发展而来的的，它具有有寿命较高高，功率较较大等

41、优点点，很适合合于车辆前前方照明使使用。3、 高强度放电电灯卤钨灯的优优点很多，但但也存在许许多不足之之处，如光光色偏黄、寿寿命较短、红红外辐射比比例较高等等等。新型型高强度放放电灯的发发光亮度远远远高于卤卤钨灯，照照明距离也也远大约440%，而而且光色亮亮白，寿命命很长，所所有这些性性能都明显显优于卤钨钨灯。作为为一种新型型光源，目目前高强度度放电灯的的价格仍然然是比较高高的，而且且其制作的的技术要求求也比较高高，所用的的电路、灯灯具的设计计也比较复复杂，因而而它在汽车车照明中的的应用范围围还比较小小，但是它它仍是汽车车光源的发发展方向，将将会在汽车车照明场合合得到越来来越广泛的的应用。2.

42、2.22 反射器器反射器是汽汽车前照灯灯的重要部部件，它将将光源发出出的光聚集集发射，大大大提高了了光的的利利用率。随随着科技的的进步，反反射器的类类型和功能能也在发生生着变化。这这里只介绍绍抛物面反反射器和自自由曲面反反射器，其其他类型的的反射器介介绍从略。抛物面反射射器抛物面反射射器是最传传统的反射射器，它可可以将置于于其焦点处处的光源发发出的光沿沿平行于光光轴方向反反射出去。这这里反射器器仅仅是起起到汇聚和和射出光线线的作用，必必须要有遮遮光罩和呆呆功能花纹纹的配光镜镜配合使用用，才能得得到满足要要求的光型型。自由曲面反反射器自由曲面反反射器是目目前最具潜潜力的前照照灯反射器器，它起到到

43、了抛物面面前照灯的的反射器和和配光镜的的双重作用用，因此，自自由曲面前前照灯的配配光镜简化化为光滑透透明的透镜镜，不再参参与配光过过程。由于于要独立完完成配光任任务，这种种反射器的的反射面不不再是简单单的抛物面面，而是负负载的光学学反射面。自由曲面反反射器分为为连续式和和多面式。连续式反射射器的反射射面是一个个光顺的不不规则几何何曲面，由由计算机通通过复杂运运算、优化化临界参数数、应用仿仿真程序生生成。这种种曲面的优优点是产生生不必要的的光线的可可能性较小小。但是连连续反射器器的反射面面上不允许许存在台阶阶和拐点，这这使它在设设计上存在在很大的局局限性。多面式反射射器的反射射面由多个个自由曲面

44、面组成。由由于各曲面面之间存在在突然的阶阶跃，这种种反射器有有可能产生生不必要的的光线，这这一点不如如连续式反反射器。但但是它的设设计却比较较容易实现现，而且具具有非常明明亮的外观观，所以得得到了广泛泛的应用。2.3 前前照灯的相相关标准2.3.11 概述为了解决汽汽车带来的的交通事故故、环境污污染和能源源消耗，许许多国家都都对汽车产产品实行法法规化管理理，制定了了相关的技技术法规。汽汽车技术法法规于二十十世纪五十十年代出现现，经过几几十年的发发展，已有有多种国家家的、区域域的、双边边的和多边边的法规体体系。早起起国际上较较为完善的的最具代表表性的有三三大汽车法法规体系美国体体系、欧洲洲体系和

45、日日本体系。其其中美国体体系和欧洲洲体系分别别为许多国国家所采用用。欧洲的汽车车法规起步步比较早，各各国在19950年代代就制定了了各自的法法规。为了了不影响欧欧洲各国之之间的自由由贸易和国国际运输，欧欧洲经济委委员会（EEconoomic Commmissiion ffor EEuroppe ）于19558年签订订了“关于采用用统一条件件批准激动动车辆装备备和部件并并相互承认认批准的协协定书”，并在此此协定书的的基础上制制定了一套套关于机动动车的法规规（ECEE）。美国国的汽车法法规由联邦邦政府制定定的联邦法法规和由各各州所制定定地方性法法规。联邦邦政府制定定的是联邦邦汽车安全全标准（FFM

46、VSSS，Fedderall Mottor VVehiccle SSafetty Sttandaard ）。美国国体系的法法规和标准准既紧密结结合又相互互独立，美美国的汽车车标准主要要是由美国国汽车工程程师协会（Society Automotive Engineers ）发布的SAE标准。日本人的法规发布比FMVSS和SAE都要早，经过多次修订并吸取欧美体系的内容，形成一套独特的法规体系，在技术内容上比较接近美国。但是日本已于1958年签署了协定书，将逐步过度到完全采用ECE体系。因此目前的汽车标准法规体系就主要是欧美两大体系了7,8。这两大体系系对灯具的的要求主要要包括：（11）灯具的的安装

47、要求求，（2）灯灯具的配光光要求。在在对灯具的的配光要求求方面差异异最大的就就是前照灯灯，这主要要表现在配配光光型上上。ECEE光型近光光分布完全全不对称，视视野中心是是一个高光光强区域，以以尽可能照照亮前方道道路；同时时光在水平平方向有一一定的扩散散，以利于于辨认道路路两旁的情情况，如行行人、道路路标志等；在迎面来来车的司机机的视野方方向是一个个相对较暗暗的区域，以以避免产生生眩光；在在车灯产生生的明暗区区之间有一一条明显的的明暗截止止线。欧洲洲照明将照照明和炫目目这一对矛矛盾解决的的较好。SSAE光型型的近光不不要求明暗暗截止线，而而是追求更更好、更亮亮的照明。这这种光型比比较适合于于照明条件件较好的道道路，而在在照明条件件较差的道道路上，就就容易发生生炫目。此此外，在颠颠簸的路面面上，SAAE的照明明效果也好好于ECEE光型。虽虽然各有其其优越性，但但是随着世世界经济贸贸易的一体体化进程的的加快，这这两大体系系之间的显显著的差异异严重的阻阻碍了各国国间的汽车车贸易。形形成了汽车车产品贸易易的非关税税壁垒。为为了解决这这个壁垒问问题，从220世纪880年代起起国际上就就开始进行行汽车灯光光法规的协协调工作。经经过十多年年的努力，已已经取得了了一些进展展，汽车技技术法规越越来越趋向向于统一9,100,11。2.3.22 中国汽汽车照明标标准