高亮度汽车LED前照灯的光学结构设计[1]

　　1 引言

　　随着汽车工业的高速发展和LED光效的不断提高[1]，LED在汽车中的应用也越来越普遍，目前全车内部采用LED的车厂家几乎全为欧洲的公司，在外部照明使用LED方面，欧洲和日本汽车将第三刹车灯改成LED的比率已超过80 %。相比国外，国内汽车应用LED要滞后几年，从LED车灯技术发展现状与趋势来讲，我国LED高位制动灯开始进一步普及，LED后制动灯、转向灯和雾灯开始商品化，LED汽车灯具向个性化和艺术化方向发展。

　　目前LED 汽车灯具的重点研究方向是LED 前照灯，其中高效、大功率、高可靠性的LED 元件研究、车灯与特殊散热技术和光学设计是关键[2]。本文研究大功率LED 汽车前照灯的光学结构设计，采用ASAP[3]软件，建立了前照灯的光学模型，进行了多灯光组单灯和组合配光分析。

　　2 LED 光源

　　经反复试验，发现用多芯片直线型封装的LED 最适和作为前照灯光源，因为其和灯丝相似，因此我们采用5 颗单颗1 瓦的LED 芯片，直线形串联封装在一个基板上，成为一颗LED。芯片封装排列长度5.5mm。所封装的LED 光源的光谱特性和辐射分布图如图1、2 所示。

　　3 LED 汽车前照灯的光学设计

　　3.1 远光灯设计

　　为克服现有的汽车灯具不能直接将光源替换为LED光源的困难，将远光灯和位置灯组合在一起，既节省了空间，又能够满足远光灯对光通量的需要，且能实现较高效率。

　　设计中采用的方法是：在同一灯室中组合放置远光灯和位置灯，位置灯由8颗LED组成，每颗LED配有独立的反光碗，位置灯通过反射与直射光满足配光要求。位置灯下放为远光灯LED的散热体。远光灯的光源为多芯片封装大功率LED，采用侧面放光的方式，光源发光经自由曲面反射，光线全部反射汇聚以达到远光配光要求。

　　图3是远光灯的机械结构图，图中1为框架，2为远光反射面，3为前位置灯反光面，4为位置灯LED，5为远光散热体，6为多芯片大功率LED。