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，采用激光光源的汽車前照燈也具有亮度高、照射距離遠等優(yōu)點。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成熟，但國內(nèi)的相關(guān)研究較少，因此對以激光作為光源汽車前照燈進行研究，具有很高的實際意義和研究價值。
　　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準的白色激光光源。并根據(jù)白色激光光源的發(fā)光特性設(shè)計了符合國家標準配光要求的激光汽車前照燈自由曲面透鏡。
　　本論文首先

2、對汽車前照燈激光光源的光色特性進行了研究與分析，提出了利用450nm藍色激光器激發(fā)YAG黃色熒光粉的方法。通過對比分析合成白光的多種方法，選取450nm的藍色激光光源。根據(jù)光色的混色原理，合成白光需采用CIE坐標中較為飽和的邊緣色，與藍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。通過研究藍色激光激發(fā)黃色熒光粉片的光線散射機理，設(shè)計了三種不同的結(jié)構(gòu)并對其進行研究分析，得出透射型結(jié)構(gòu)中透射的藍色光線更易與散射的黃

3、光進行混合，形成光色特性較好的白光。同時對影響白光光色特性的熒光粉摩爾濃度進行了研究，并通過20組仿真實驗，得到了出射光色溫最佳時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，設(shè)計了自由曲面透鏡實現(xiàn)光線的定位擴束，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軟件編程對方程進行求解，得到了自由曲面透鏡面型上的離散坐標點，將坐標點導入到三維建模軟件Pro/E中擬合為自由曲面。
　　最后，將設(shè)計的白光光源和自由曲面透鏡模型在光學分析軟件TracePro中進行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化，通過對結(jié)果的比較分析，得出該光學系統(tǒng)中激光光源與自由曲面透鏡的距離為1.4～3.4mm時，配光屏幕上各測試點、區(qū)的照度符合汽車前照燈國家標準。當光源與透鏡距離為1.4mm時，配光屏幕上的平均照度最高且光線能量最為集