LED導(dǎo)光條用于汽車尾燈的設(shè)計(jì)

1、    led導(dǎo)光條用于汽車尾燈的設(shè)計(jì)    牛明旭 李孝祿 施慧 張遠(yuǎn)輝 李運(yùn)堂摘 要：設(shè)計(jì)了一款基于led導(dǎo)光條的汽車尾燈。結(jié)合光學(xué)配光要求，利用catia進(jìn)行導(dǎo)光條的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用cadence進(jìn)行l(wèi)ed驅(qū)動電路設(shè)計(jì)并進(jìn)行電路模擬，利用tracepro對導(dǎo)光條光源進(jìn)行光學(xué)分析，最后對設(shè)計(jì)的導(dǎo)光條進(jìn)行了光學(xué)實(shí)測。結(jié)果證明該設(shè)計(jì)達(dá)到了gb5920-2008對車燈的要求。關(guān)鍵詞：汽車尾燈；led導(dǎo)光條；catia；cadence；traceprodoi：10.16640/ki.37-1222/t.2018.13.0040 引言近年來，汽車工業(yè)飛速發(fā)展，作

2、為汽車必不可少的功能組件，同時又具有視覺美學(xué)作用的汽車車燈，扮演著較重要的角色?，F(xiàn)有的led汽車燈具大多光通利用率低、分布面積大、視覺效果不均勻，而光導(dǎo)技術(shù)可擺脫以上因素的制約。本文利用知識集成的思想1，使用多款軟件集成設(shè)計(jì)了一款led導(dǎo)光條的汽車尾燈。1 尾燈設(shè)計(jì)1.1 外觀造型設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用略帶弧度的圓柱直線作為led導(dǎo)光條的基體，在led導(dǎo)光條的出光面再加上一層pmma材質(zhì)的磨砂面，增強(qiáng)其在各個視角上的可視度及視覺舒適性。導(dǎo)光條背面為密集的鋸齒，為了讓光線在導(dǎo)光條里傳播的時候，能有序而均勻的被反射，而不是全部發(fā)生全反射。1.2 光源位置布置本次設(shè)計(jì)的導(dǎo)光條因曲率較小，不存在光源布置位置影

3、響出光均勻的問題。但考慮到美觀和隱藏光源的因素，將led光源布置在導(dǎo)光條的右側(cè)，這樣能很好地將光源隱藏，達(dá)到美觀的視覺效果。1.3 led驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)汽車蓄電池或者發(fā)電機(jī)輸出電壓范圍為10.5-14.5v，電壓波動較大，電流不穩(wěn)定。led光源la g6sp在正常工作時的正向電壓為2v左右，電流為140ma，且led的亮度對電流的波動較為敏感，因此必須對電壓和電路進(jìn)行限制。本設(shè)計(jì)穩(wěn)壓模塊采用nud4001。設(shè)計(jì)選擇90下的vsense值，即0.6。采用3塊nud4001輸出端并聯(lián)，達(dá)到140ma輸出電流的目的。則每塊芯片輸出電流為47ma，因此rext=0.6/0.047=13，故取rext=

4、13。1.4 led導(dǎo)光條光學(xué)設(shè)計(jì)將led導(dǎo)光條模型導(dǎo)入tracepro，并與la g6sp確定好相對位置，一般led光源出光面與導(dǎo)光條的間距在0.5-1mm左右。2 仿真與實(shí)測2.1 led驅(qū)動電路的仿真led驅(qū)動電路部分如圖1所示，在汽車電源輸入nud4001之前加了整流濾波電路消除干擾，有利于輸出電流的穩(wěn)定。使用cadence orcad capture自帶的spice a/d仿真模塊進(jìn)行仿真。在90的溫度下，3個nud4001驅(qū)動芯片并聯(lián)輸入輸出電壓曲線如圖2所示：由圖可以看出，隨著輸入電壓從0v到15v不斷上升，其輸出電壓也隨之變化，在輸入電壓達(dá)到8.5v時，其輸出電壓開始穩(wěn)定，并一

5、直保持在7.8v。說明nud4001具有較寬的穩(wěn)壓范圍。在90的溫度下，3個nud4001驅(qū)動芯片并聯(lián)輸出電流特性曲線如圖3所示?？梢钥闯?，在輸入電壓達(dá)到7.3v左右時，其芯片的輸出電流開始穩(wěn)定，并一直保持在150ma左右，與la g6sp的140ma最佳工作電流很接近。2.2 la g6sp仿真分別在兩個led的電壓輸入端，兩個led之間以及輸出端觀察期電壓變化，其電壓波形如圖4所示。由圖4看出，led的電壓曲線和nud4001的輸出電壓曲線走勢一致，在nud4001的輸出電壓穩(wěn)定之后，led的壓降也保持穩(wěn)定。隨著芯片和led自身發(fā)熱導(dǎo)致溫度升至90度時，la g6sp的功耗的曲線如圖5。在

6、90下，當(dāng)芯片的輸入電壓達(dá)到8.5v時，la g6sp的功耗達(dá)到最大穩(wěn)定值450mw左右。2.3 整體功耗仿真與實(shí)測本研究使用測試電源輸出功率的方法間接得到功耗。由于電源是釋放出功率的器件，故在下文的圖表中其功率值為負(fù)值。仿真曲線見圖6。圖6可以看到，在電壓達(dá)到8v之后，隨著電壓繼續(xù)上升，la g6sp的發(fā)光強(qiáng)度并沒有明顯的變化，在電壓從8v到15v之間，led的亮度基本沒有變化。圖7為電源輸出電壓-功率曲線。由圖7可以看出，在電壓達(dá)到8v之前，仿真曲線和實(shí)測曲線基本一致。但是到了8v之后，實(shí)測曲線并沒有表現(xiàn)出仿真曲線近似的直線性。原因?yàn)榉抡媲€是在各元件都工作在典型狀態(tài)下，故和真實(shí)的工作條件

7、有一定的差別，同時pspice a/d器件的熱模擬的能力有限，內(nèi)部的元件自帶的溫度數(shù)據(jù)有限，并不能真實(shí)的反應(yīng)實(shí)際的工作狀態(tài)。2.4 光學(xué)實(shí)測由于國標(biāo)要求車燈的參數(shù)無法在仿真軟件里測得，必須進(jìn)行實(shí)測，來驗(yàn)證仿真的結(jié)果是否符合仿真結(jié)果。依據(jù)gb5920-2008，使用遠(yuǎn)方光電的g0-hd5標(biāo)準(zhǔn)化暗室對車燈的光通量進(jìn)行測量。設(shè)置好電壓13.5v，測試距離3.16米，點(diǎn)亮15分鐘后進(jìn)行第一次測試，第一次測試后繼續(xù)點(diǎn)亮30分鐘，進(jìn)行第二次測試，結(jié)果數(shù)據(jù)如表1。從表中可以看出，該后位置燈配光性能滿足國標(biāo)的要求。3 結(jié)束語本設(shè)計(jì)利用知識集成的思想，從導(dǎo)光條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、led驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)和光學(xué)設(shè)計(jì)三個方面展開，使用了catia、cadence orcad capture和tracepro三個主流設(shè)計(jì)軟件，并進(jìn)行了光學(xué)實(shí)測。結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)可以達(dá)到國標(biāo)gb5920-2008的要求。參考文獻(xiàn)：1李孝祿，王文越，王旭，吳霞，張偉.基于知識集成能力的實(shí)驗(yàn)平臺的開發(fā)j.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2016，33（03）：16-19.山東工業(yè)技術(shù)2018年13期山東工業(yè)技術(shù)的其它文