基于自由曲面和菲涅尔透镜的LED汽车后雾灯设计

基于自由曲面和菲涅尔透镜的LED汽车后雾灯设计

基于自由曲面和菲涅尔透镜的LED汽车后雾灯设计
引言

LED是新一代具有竞争力的新型固体光源，具有效率高、光色纯、能耗低、寿命长、可靠
耐用、无污染、控制灵活、响应快、尺寸小、抗冲击等优点[1]。由于LED芯片输出的光
符合朗伯分布，如果不经过适当的配光处理而直接应用于实际的汽车照明系统将无法达
到所需标准。所以需对以LED为光源的照明系统进行二次光学设计，设计结果直接影响到
照明系统的发光效率、能耗、以及汽车的安全性能[2-4]。

目前汽车照明技术的发展非常迅猛。随着汽车产业的高速发展和市场的激烈竞争，现代
汽车照明系统对发光效率、安全性能、以及美观的要求也越来越高。汽车照明中的自由
曲面反射镜及LED照明系统的设计和加工是至关重要的。有别于传统光学系统的设计。汽
车照明系统的非成像光学的设计是个多学科、复杂的过程[5]。和传统的抛物面反射镜加
配光透镜的组合相比，采用自由曲面和菲涅尔原理结合透镜可以同时实现会聚和配光的
功能，这样一来后雾灯就既节省使用空间又降低安装成本。自由曲面的设计使得后雾灯
变得更加灵活性和紧凑。

至今为止，LED主要应用在例如刹车灯、驻车灯、转向灯、倒车灯等汽车信号系统中。目
前LED前照灯之所以还没大规模应用的一个重要因素就是散热，而汽车LED前雾灯因为所
需要的能量相对前照灯的要少，所用的LED也相应较少，并且随着单颗LED的光效不断提
高，产生的废热减少，这个约束汽车LED前照灯的技术瓶颈在汽车LED后雾灯中可以轻易
地解决，因此汽车LED后雾灯的研究具有很大的使用价值。

　　后雾灯的设计

LED光源的选择

汽车后雾灯指的是在雾、雪、雨或尘埃弥漫等有碍可见度的情况下，为使后方其他道路
使用者易于发现，安装在车辆尾部，光度比后位灯更强的红色信号灯[6]，在汽车的安全
性中起着至关重要的作用。国内外关于机动车后雾灯均有着严格