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车灯线光源的优化设计
靳战鹏 胡成臣 张金红
指导教练:封建湖
西北工业大学
2002年9月


摘 要
汽车前照灯作为一个完整的照明光学系统,对汽车的行驶安全性有着极其重要的影响,既要照亮汽车前方的路面和交通信号标志,又不能给相向行车的驾驶员造成不舒服的眩光。
本题提出了一个以均匀发光体作为光源,以旋转抛物面为反射曲面的车灯模型,要求在符合设计规范的条件下,设计一个使光源功率最小的线光源的合理长度值,并求出其照亮区域。
为解决题中提出的问题,本文首先将线光源划分成若干个小段,每个小段等效为点光源来处理。然后,依据几何光学中的反射定律,建立了光迹追踪模型,确定了线光源上任意一点发出的光线经抛物面反射后投到测试屏上的具体位置。之后按照光照度与发光强度的余弦定律,求得反射面上的光照度,进而获得测试屏上每一点的光照度。在B、C 两点的光强度满足设计规范的要求下,利用搜索计算方法,获得了使功率最小的线光源近似最优长度L=4.04mm。为寻求线光源在测试屏上的照亮区域,本文将反射面和测试屏都进行了网格划分,按照光迹追踪模型,将测试屏上有光线到达的网格加以标记,所有加以标记的网格覆盖的区域就是线光源在测试屏上的亮区。最后我们针对实际情况讨论了现有规范的合理性,提出了针对不同要求下设计规范的改进策略,并对模型进行了分析和推广,验证了模型的合理性和实用性。
【关键词】光迹追踪模型 线光源 光照度 发光强度 反射定律


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