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分类号 O435 学校代码 10590
U D C 535 密 级 公开


深圳大学硕士学位论文
LED 汽车前照灯的光学设计


贺姝慜

学 位 类 别 工程硕士专业学位
专 业 名 称 光学工程
学院（系、所） 光电工程学院
指导教师姓名 武红磊
原创性声明

本 人 郑 重 声 明 ： 所 呈 交 的 学 位 论 文 LED 汽 车 前 照 灯 的 光 学 设 计
是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容
外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做出
重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。

论文作者签名： 日期： 年 月 日
LED 汽车前照灯的光学设计

摘要

得益于汽车行业和半导体产业的蓬勃发展，LED 在汽车领域的应用备受关注，基于
LED 的汽车前照灯尤为研究热点。相较于传统光源，LED 用作汽车前照灯光源具备更
大优势。LED 的节能长寿利于降低汽车成本，LED 的低响应时间提高行车的安全系数，
LED 小巧的体积便于汽车轮廓的流线型设计，LED 的环保无污染推进汽车的“绿色”发展。
此外，近年来 LED 光效、亮度的提高和成本的降低使 LED 在汽车前照灯方面具备更强
的应用潜力。尽管如此，基于 LED 的汽车前照灯设计也面临着一定挑战。就光学方面
而言，LED 的光源特性不同于传统光源，针对传统光源设计的前照灯光学系统不再适用
于 LED，因此需重新设计针对 LED 的汽车前照灯。基于这样的目的，本文就 LED 汽车
前照灯的光学设计进行探索性的研究，完成了以下工作。
首先重点研究了 LED 汽车前照灯的组成、分类、发展历程和研究现状，简要对比
了世界两大汽车法规标准——欧洲经济共同体的 ECE 标准和美国汽车工程师协会的
SAE 标准，仔细探究了我国 LED 汽车前照灯的配光标准 GB25991-2010，并基于该标准
计算了近光光束的水平垂直扩展角和 LED 汽车前照灯光学系统的最小尺寸。
其次推导了简单的光线追踪过程，探究了蒙特卡罗光线追踪法的基本思想，研究了
Lucidshape 里多曲面反射器的建模原理。利用车灯软件 Lucidshape 分别设计了基于 LE
UW U1A4 01 LED 的两款多曲面反射器做汽车前照灯的远近光灯，光学尺寸都为 72mm
45mm，光能利用率分别为 ％和 ％。配光结果都符合国家标准 GB25991-2010。
再者设计了符合 GB25991-2010 的基于 TIR（全内反射透镜）阵列的 LED 远光灯。
首先利用折反射定律的矢量公式推导出