浅析LED汽车灯具结构设计及光学设计

吴晨 李丙佳

摘要：随着我国经济和尔科技的飞速发展，我国汽车行业得到了较为稳定的发展，借助于汽车行业的稳定发展可将驾驶员的判断能力提升。据研究，在汽车灯具设计过程中较为重要的两个部分就是结构设计及其灯具的光学设计，本文主要对LED汽车灯具结构设计及光学设计进行研究，文章分三个方面进行阐述，先给出了使用LED汽车灯具的主要优点，后对其实际设计进行了具体研究。

关键词：LED汽车车灯;结构设计;光学设计

一、LED汽车灯的优势

（一）节能环保

在发光效率方面，LED汽车灯所使用的LED材料相较普通材料具有较为常见的发展优势，发光效率相较于其他材料具有了很大的提升，该类型材料在实际应用过程中的实际发光效率数值可达到七十，实际应用还可进行积极的能量转换，将大部分能量转化为光能，降低了热量的损失。此外使用LED汽车灯可改变传统材料在实际应用过程中车辆的燃料燃烧指数，使得该数值得到提高，达到了解决经济的作用。

（二）大灯颜色的区分

当前，几乎所有的路标都使用被动发光反射。已经开发出具有接近日光光谱的LED，这使物体（例如道路交通标志等）发出的光比其他光源更有效，因此驾驶员可以停留更长的时间并尽快在车内找到它，可能保持距离，提高驾驶安全性，并帮助驾驶员在夜间和白天一样轻松地发现和看到交通标志。

（三）防眩光头灯

据研究白光的LED光源色温介于五千到六千之间，该光源相较于氙气光源更接近自然光，使用该类型灯可保证车辆驾驶员在实际操作过程中不会出现疲劳的现象，降低出现安全问题的概率，使得驾驶员可舒适驾驶。此外，由于高强度的放电灯会对人体的眼睛造成直接的影响，会有较为明显的炫光效果，要降低出现给现象的概率，就要在实际设计过程中将光谱中的蓝色部分移到汇聚点的边缘地区，确保这些区域不被驾驶员注意到，降低汽车车灯色彩对人体造成的干扰。有鉴于此，就防眩光而言，灯的设计应尽量减少450nm以下波段的光，并增加450nm-510nm波段的光，以减少不适感并改善边缘视觉区。因此，LED大灯不仅可以保护驾驶员的视线，而且不会对附近的汽车或驾驶员造成视觉障碍。

二、LED汽车灯结构设计基本概述

根据大量科学研究数据的分析，从使用角度来看，LED汽车灯可分为两类：照明灯和信号灯。其中，照明灯分为外部照明灯和内部照明灯，信号灯分为外部信号灯和内部灯。信号灯。从特定的角度来看，在上述车辆照明类别中，用于驾驶安全的关键组件是外部照明和外部信号灯。

（一）LED汽车灯的防凝雾结构设计

在LED汽车灯实际设计过程中较为主要的部分就是灯罩，该部分会由灯罩和壳体组成，灯室内的金属基板PCB板焊接有LED灯珠和其他结构。根据大量研究数据的分析，LED车灯的防雾结构的主要组成如下：首先，LED车灯壳体的后端口与车灯之间的连接。散热器的前端装有硅酮密封环，两者之间的主要连接是旋转夹紧方法[4]。其次，必须在灯罩和LED灯的外壳中至少提供一个外部，以将引入的风引导至散热器的风管。第三，LED汽车灯还包括位于灯外部的驱动控制箱。驱动控制箱配有控制组件，用于控制LED灯珠的操作。第四，为了从根本上确保汽车灯的最大功能，PCB板的背面和散热也需要在灯的前表面之间添加导热胶，以确保灯的效果。LED汽车灯还包括位于灯外部的驱动控制箱。驱动控制箱配有控制组件，用于控制LED灯珠的操作。第四，为了从根本上确保汽车灯的最大功能，PCB板的背面和散热也需要在灯的前表面之间添加导热胶，以确保灯的效果。LED汽车灯还包括位于灯外部的驱动控制箱。驱动控制箱配有控制组件，用于控制LED灯珠的操作。第四，为了从根本上确保汽车灯的最大功能，PCB板的背面和散热也需要在灯的前表面之间添加导热胶，以确保灯的效果。

（二）电路与软件设计

电路及其软件设计时，要保证设计符合基本要求，就要确保设计的外部照明部分和外部的信号灯部分具有较强的检查功能，要增强这些功能可通过一下方面进行完善。一方面，相关设计人员可在设计过程中对实际设计的产品设计原理进行明确化，优化原有技术，使得相关零件在实际组装过程中符合基本拼接要求。另一方面，考虑到汽车灯属于汽车造型的主要部分，在实际设计过程中还要考虑到装饰的作用，要将前灯及其雾灯和转向指示器等部分进行有机结合，在实际设计过程中要保证相关设计人员对汽车的工业电路和软件内容熟悉了解，使得LED汽车灯得到最大化的使用。

三、LED汽车灯具光学设计的基本探析

（一）配光特性

根据相关数据的调查分析，随着我国信息化和工业化的不断发展，汽车灯的设计会对车辆的实际行驶安全造成直接的影响，故在实际设计过程中要将汽车驾驶员安全驾驶的因素考虑到，保证汽车前照明等的基本配光性质和光的强度符合汽车灯设计的技术要求，避免驾驶员的近光区域出现。此外，汽车灯在后续使用中，要考虑到暗度、近光暗区的漏光等[1]，确保驾驶员能够准确看到目标，最大程度地避免安全事故，并为实现公司的可持续发展目标奠定良好的基础。

（二）配光设计过程

在配光设计过程中，为了从根本上提高设计的科学性，合理性和有效性，一方面，設计人员需要从整体上确报灯丝的基本位置和等死所需要的扩散角度正确，确保其实际尺寸可满足灯光照射范围和方向的要求，达到灯光使用建模和配光的基本要求。另一方面，与自由曲面反射镜光学系统相比，其设计的核心要素是自由曲面反射弧加A光源。从某种角度看，自由曲面反射弧的设计基于CATIA和IBM工作站的辅助开发软件包。因此，在设计过程中，为了确保设计的科学性，合理性和有效性，将CATIA中的自由曲面数据划分为N个小曲面，以便每个小曲面都可以近似为一个小平面，从而可以在随后的计算中将准确计算出光源的成像面积，这为后续的施工操作提供了有利的基础。

（三）信号灯的分类

在当前汽车工业快速发展的背景下，信号灯可以根据不同的分类分为不同的类型[2]。例如，根据配光设计分类，信号灯可以分为三种类型：直接型，反射型和带内光学透镜。

（四）ECE信号灯法规要求

对我国汽车工业发展情况进行研究可发现，我国常用配光类型会设计掉美国SAE模型及欧洲ECE模型。而我国在信号灯的光学设计过程中，不仅包括高位刹车灯和倒车灯，其他信号灯在实际使用过程中也要符合相关设计要求[3]。通过进一步的研究发现，测试点与中心值的相对比值基本相同，为汽车工业的进一步发展奠定了良好的基础。

四、结语

简而言之，改革开放以来，在当前经济全球化和信息产业持续发展的背景下，汽车工业的不断发展在一定程度上促进了各种形式汽车的兴起。同时，它为各种组件提出了更高的标准。作为汽车的重要组成部分，其设计的科学性，合理性和有效性将对驾驶员的信息获取产生一定程度的影响。因此，为了提高驾驶的安全性和舒适性，非常有必要对汽车的结构设计和光学设计内容进行综合分析。

参考文献：

[1]梁海志，刘东静，陆翰，覃有硬.LED汽车灯具防雾装置设计及应用[J].汽车电器，2017（12）：48-49+53.

[2]郭朋新.LED技术在汽车灯具中的应用[J].中国高新技术企业，2016（20）：36-37.

[3]李志刚，王磊，盛红金，滕云鹏，朱丽媛，王浩博，李野.汽车灯具产品关联性设计方法[J].汽车电器，2020（05）：53-54.

[4]傅剑华，李文强，周华，于红秀.LED技术在汽车灯具中的应用[J].照明工程学报，2010，21（03）：64-69+75.