基于激光光源的汽車前照燈研究.pdf

1、激光具有能量密度高、方向性好等特點(diǎn)，采用激光光源的汽車前照燈也具有亮度高、照射距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。激光前照燈作為下一代汽車前照燈的發(fā)展方向，在國外的研究已相對(duì)成熟，但國內(nèi)的相關(guān)研究較少，因此對(duì)以激光作為光源汽車前照燈進(jìn)行研究，具有很高的實(shí)際意義和研究價(jià)值。
　　本文的主要工作是將單色激光光源合成符合汽車前照燈光色標(biāo)準(zhǔn)的白色激光光源。并根據(jù)白色激光光源的發(fā)光特性設(shè)計(jì)了符合國家標(biāo)準(zhǔn)配光要求的激光汽車前照燈自由曲面透鏡。
　　本論文首先

2、對(duì)汽車前照燈激光光源的光色特性進(jìn)行了研究與分析，提出了利用450nm藍(lán)色激光器激發(fā)YAG黃色熒光粉的方法。通過對(duì)比分析合成白光的多種方法，選取450nm的藍(lán)色激光光源。根據(jù)光色的混色原理，合成白光需采用CIE坐標(biāo)中較為飽和的邊緣色，與藍(lán)光混色形成白光的邊緣色為飽和黃光，因此熒光粉材料的選擇YAG黃色熒光粉。通過研究藍(lán)色激光激發(fā)黃色熒光粉片的光線散射機(jī)理，設(shè)計(jì)了三種不同的結(jié)構(gòu)并對(duì)其進(jìn)行研究分析，得出透射型結(jié)構(gòu)中透射的藍(lán)色光線更易與散射的黃

3、光進(jìn)行混合，形成光色特性較好的白光。同時(shí)對(duì)影響白光光色特性的熒光粉摩爾濃度進(jìn)行了研究，并通過20組仿真實(shí)驗(yàn)，得到了出射光色溫最佳時(shí)的熒光粉摩爾濃度為3.565×10-4mol/L。
　　其次，基于激光光源能量密度高且光束狹窄的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了自由曲面透鏡實(shí)現(xiàn)光線的定位擴(kuò)束，解決了激光光源光束狹窄能量密度高的問題。利用具有非線性邊界條件的橢圓Monge-Ampére方程，建立了自由曲面與目標(biāo)照射面的關(guān)系，并通過牛頓二階差分法和Matla

4、b軟件編程對(duì)方程進(jìn)行求解，得到了自由曲面透鏡面型上的離散坐標(biāo)點(diǎn)，將坐標(biāo)點(diǎn)導(dǎo)入到三維建模軟件Pro/E中擬合為自由曲面。
　　最后，將設(shè)計(jì)的白光光源和自由曲面透鏡模型在光學(xué)分析軟件TracePro中進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化，通過對(duì)結(jié)果的比較分析，得出該光學(xué)系統(tǒng)中激光光源與自由曲面透鏡的距離為1.4～3.4mm時(shí)，配光屏幕上各測試點(diǎn)、區(qū)的照度符合汽車前照燈國家標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)光源與透鏡距離為1.4mm時(shí)，配光屏幕上的平均照度最高且光線能量最為集