从汽车前照近光灯GB4599-94标准出发，提出了一种LED 近光灯的设计方案。该方案采用侧发光型LED 为光源，以抛物面作为反射器设计的基础面，根据GB4599-94对近光灯的配光要求在ReflectorCAD 中划分基础面，并合理调整各子面的面型数据，使光源经各子面反射后在配光屏上的光照分布满足配光要求。
3 配光方案
实现一个满足前照灯近光要求的LED 近光灯的配光方案。采用侧发光型白光LED 作为光源，其出射光强分布曲线如图5。设计思路：先试探性地取LED 的光通量为400lm，通过反射器型面的参数设计，看其能否达到GB4599-94的配光要求。
图5 相对光强分布曲线
从图5可知，光轴两侧50°范围内的光强较小。据此基础面对应的抛物线的最小半孔径角取50°，出光孔直径D取50mm，进而求得抛物线焦距f。
根据GB4785-1998，前照灯离地高度不小于500mm，且不大于1200 mm。在该配光方案中，前照灯离地高度取725 mm，并根据该高度放置基础抛物面。在确定基础面与光源模型的相对位置时，把LED 芯片上表面中心置于抛物面的焦点处作为起始位置，然后固定抛物面并沿着抛物面主轴前后移动光源模型，直至光源出光经抛物面反射后较集中于配光屏的犎犞点.在该配光方案中，LED 芯片上表面中心置于抛物面的焦点后0.1mm 处为最佳位置。根据配光要求划分基础抛物面并调整各子面对应的光型，直至ReflectorCAD 得到的光分布满足配光要求。之后，将配光模型导入ASAP 进行详细的模拟分析，得到最终的近光灯配光图如图6。配光屏上各测试点及测试区域的照度如表2。
图6 近光灯配光图
表2 各测试点及测试区域的照度(单位：lx)
结合图6和表2 可知，配光屏上产生了清晰的明暗截止线，配光屏上各测试点及测试区域的照度均满足白炽前照灯近光灯的配光要求;设计所得的LED 前照灯的光效为78.5%，远大于卤素前照灯的光效40%。
4 设计实例及分析
由上述可知，采用400lm 侧发光LED 及特殊设计的光学系统可以满足前照近光照明要求。目前400lm 商品化侧发光LED还未成熟，鉴于此，采用多个较低流明的LED反射器组合，去逼近GB4599-94的要求不失为一种现实的方案。作为实例，采用Lumileds公司侧发光LXHL-DW01型白光LED，其光通量为40.5lm，功率为1W。根据上述配光方案，可通过叠加十组LED反射器模块来满足LED近光灯的配光要求。
图7为LED反射器模块的排列示意图。在该实例中，通过叠加十组LED反射器模块在配光屏上的光分布得到如图8所示的配光图，各测试点及测试区域的照度如表3。
图7 LED反射器模块排列图
图8 近光灯配光图
表3 各测试点及测试区域的照度(单位：lx)
比较图8和图6、表3和表2可知，该设计结果与上述配光方案较吻合。这说明，在现阶段单粒LED 光通量尚未达到足够大的情况下，合理选择LED反射器模块数量，其叠加在配光屏上的光分布也能满足GB4599-94配光要求。
5 结论
随着白光LED 技术的发展，LED取代传统光源用于汽车前照灯已成为必然的趋势，据此本文提出了一种LED 汽车前照近光灯的配光设计方案。该方案以GB4599-94为标准，通过合理划分基础抛物面，并调整光源经各子面反射后在配光屏上的光分布得到满足要求的配光图，然后利用ASAP对配光模型进行光照分布的详细分析.结果表明：采用400lm 侧发光LED 和恰当的光学照明系统能完全满足GB4599-94标准对汽车前照近光灯光分布的要求。作为实例，采用40.5lm 侧发光LED，通过叠加十组LED反射器模块在配光屏上的光分布实现了满足GB4599-94要求的汽车前照近光灯照明系统，其效率达到78.5%，定性和定量地验证了该配光方案的可行性。
编辑：Cedar
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