论文摘要
本文旨在为光导系统应用于汽车照明作探索性的研究。近年来,随着汽车工业的发展和行车速度的提高,汽车照明的质量正受到人们越来越多的重视,而将光导系统应用于汽车照明更是新兴的研究领域。笔者在研究了汽车照明和光导系统发展现状的基础之上,学习国外研究成果和工作经验,提出了一种光纤实现照明的汽车前位灯设计方案。通过一定光学设计完成的前位灯,与新型光源LED相结合,达到了汽车前位灯光分布的ECE标准和国家标准的要求。国外已经有了利用光导系统实现单一光源汽车照明体系的概念,本文通过前位灯的设计过程,希望可以为该方向的探索积累一些经验。论文首先回顾了汽车照明以及光导系统的发展。然后从光纤传光的理论出发,提出了一种基于微棱镜形式的侧发光光导方案,通过微棱镜的角度和大小来分别控制侧面出光的方向和数量。将此方案实现的PC材料光导与LED光源相结合,通过简单有效的耦合方式,组成了前位灯光导系统。系统的组成,涉及光源的选取,光导材料的选取以及耦合的方式。然后,通过计算机软件Tracepro对系统进行模拟,得到其光强分布和空间照度分布。从模拟中发现,结果符合微棱镜对侧面出光影响的理论分析,包括微棱镜的角度,微棱镜的大小和空间周期对出光的影响。最后,通过对工厂加工的样品进行光度学实验,由实验数据计算出样品的光通量以及光导效率,并绘出配光曲线。实验结果表明,样品实测符合理论分析和计算机模拟的微棱镜对于侧面出光的结论。经计算,样品前侧面出光的有效光导效率分别为40%和30%。从中可以发现,其有效光导效率对于一般光导系统20%-35%的效率而言,属于较高,原因在于光源与光导耦合过程中光损失的较少以及对微棱镜的正确设计。但另一方面,后侧面半球空间仍然有很多光没有被利用,需要进一步改进。重要的一点是,实验结果表明,样品都满足ECE标准和国家标准规定的光分布最小角和光强分布要求。进一步的研究需要提高系统的效率,在满足标准要求的同时,尽可能提高光的利用率。