[發明專利]一種基于復眼透鏡的自適應前照燈設計方法

有效

• 申請號: 201410376771.0
• 申請日: 2014-08-04
• 公開（公告）號: CN104100909A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 朱向冰;王程;郝文良;田麗偉;朱家俊;張學峰;陳瑾
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: F21S8/10
• 分類號: F21S8/10;F21V13/04;F21V5/04;F21W101/02;F21W101/10;F21Y101/02
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技術領域

本發明涉及一種汽車前照燈的技術領域，尤其是一種基于復眼透鏡的自適應前照燈設計方法。

背景技術

自適應前照燈系統(AFS，Adaptive?Front?Lighting?System)?能夠根據周邊環境的變化適時自動地調節前照燈的光型、光束照射的遠近以及亮度的強弱，提供更適合的照明范圍、照明距離和照明角度。自適應前照燈配備了遠光、近光、彎道、上下坡、城鎮道路、高速、雨雪天氣等照明模式。彎道照明模式通過控制前照燈水平旋轉角度，給彎道提供足夠的照明，消除彎道暗區；上下坡照明模式通過控制前照燈垂直偏轉角度，增加上坡時的視野或減小下坡時的眩光；城鎮道路模式輸出更寬闊的光型，提高照明寬度，增大駕駛員視野；高速模式輸出更窄而更長的光型，提高照明深度，滿足車輛高速行駛的需要；雨雪天氣照明模式減小部分區域的照度，減弱因地面積水的反射對人眼產生的眩光。

現有的自適應前照燈有三種實現方案：1.動態AFS；2.靜態LED點陣式AFS；3.數字微鏡（DMD）AFS。

公開號為CN?102069749?A的中國專利公開了一種動態AFS，該方案是通過傳感器組采集周圍環境的變化，然后由步進電機控制前照燈在水平和垂直方向上偏轉來實現自適應功能，但是動態AFS除了傳統遠光、近光外，主要實現彎道和上下坡照明模式，能實現的照明模式少，仍需要和其他的方案配合才能完全實現自適應功能。

公開號為CN?103419709?A的中國專利公開一種靜態LED點陣式AFS，該方案將多顆LED排成LED陣列，通過控制陣列上每顆LED的發光功率來實現不同的照明模式，但是由于LED數量較多，如果一顆LED損壞，那么整個AFS都不能正常工作，并且該方案存在裝配調校困難和對光線控制不夠精準的缺點。

公開號為CN?102705767?A的中國專利公開一種數字微鏡AFS，在該方案中，光線經過矩形導光管均光后，均勻的照射到數字微鏡元件上，通過控制數字微鏡元件上微鏡的翻轉位置（±12°）和翻轉頻率來實現不同的照明模式。但是該方案存在以下缺陷：（1）近光和遠光都通過數字微鏡元件來實現，但是近光需要光束較寬且照度分布相對均勻，而遠光則需要光線集中，射程更遠。例如，在歐洲頒布的自適應前照燈標準“UNIFORM?PROVISIONS?CONCERNING?THE?APPROVAL?OF?ADAPTIVE?FRONT-LIGHTING?SYSTEMS?(AFS)?FOR?MOTOR?VEHICLES（ECE?R123）”中，?HV點在近光時照度值要小于0.7lux，而在遠光時照度值至少需要38.4lux。所以當光源和透鏡的各項參數都不變時，僅僅通過數字微鏡元件上微鏡來實現近光和遠光會造成光利用率低、散熱難度大、遠近光效果都不好等缺陷。（2）對于近光、高速、城鎮道路和雨雪天氣照明模式都需要在光屏上形成一個具有清晰明暗截止線的光斑，而在該方案中數字微鏡元件上形成的是一個16：9或4:3的矩形光斑，通過計算可知，數字微鏡元件上只有51.88%或53.6%的微鏡處于“ON”態（+12°），有將近一半的微鏡都處于“OFF”態（-12°），這樣不僅加大了數字微鏡元件芯片的工作量而且浪費了大量的光能。（3）矩形導光管光程長、均光效果差，會增加系統的體積、降低控制的精準度。

因此在自適應前照燈技術中迫切需要一種實現照明模式多且各種模式效果都好、控制精準、光能利用率高、散熱難度小、以及均光系統光程短且均光效果好的光學方案。

發明內容

為了解決上述技術難題，本發明提供了一種基于復眼透鏡的自適應前照燈設計方法。

一種基于復眼透鏡的自適應前照燈設計方法，包括投射部分和反射部分，在彎道和上下坡時，用步進電機控制車燈在水平和垂直方向偏轉一定的角度；投射部分用于實現近光、高速、城鎮道路和雨雪天氣照明功能；反射部分用于實現遠光功能。

在投射部分中，采用拋物面反射器和準直透鏡將LED發出的光線準直，光線再經過雙排復眼透鏡以后照射到數字微鏡元件上。

建立????????????????????????????????????????????????坐標系，軸平行于地面且指向汽車正前方，軸平行于地面且垂直軸，軸垂直于地面；選用半發散角為的LED光源二作為投射部分的光源，拋物面反射器的反射面滿足：?（，，?）。

LED光源二位于拋物線焦點（0,?，0）上，焦距為的半圓形準直透鏡位于(0,?,?0)上，其光軸與軸重合。