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1、 分类号 字号 M201072733 字校代码 10487 密级 硕士字位论文 LED 汽车前照灯的应用研究 字位申请人： 赵梦雄 字 科 专 业 ： 物理电子字 指 导 教 师 ： 刘胜 教授 答 辩 日 期 ： 2013.1.18 A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering Researches on the Application of LED Automotive Headlamps Candidate : Zhao
2、 Mengxiong Major : Physical Electronics Supervisor : Prof. Liu Sheng Huazhong University of Science & Technology Wuhan 430074, P. R. China January, 2013 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论
3、文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密， 在 年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 华华华华 中中中中 科科科科 技技技技 大大大大 学学学学 硕硕硕硕 士士士士 学学学学 位位位位 论论
4、论论 文文文文 I 摘 要 LED 是一种新型的半导体光源，被广泛用于照明应用。将 LED 应用于汽车前照灯照明，与传统前照灯照明技术相比，具有节能环保、寿命长、响应时间短、体积小、颜色饱和度高和抗震能力强等诸多优势，被誉为下一代汽车前照灯光源。LED 汽车前照灯已经在一些高端车型上应用，呈现出良好的发展势头。但 LED 前照灯涉及多个学科领域，设计难度较大，导致 LED 前照灯离大规模应用还有一段距离。本论文围绕 LED 汽车前照灯的光源封装、光学、电学及热学等方面的关键技术进行了研究，完成的工作如下： (1) 研究了 LED 器件的封装结构、光学特性、电学特性和热学特性，及 LED 车灯、
5、LED 照明光源技术的发展，分析了 LED 集成光源的特点及发展现状，并从电学方面对LED 模块的线路连接进行研究，在此基础上设计了集成封装的 LED 前照灯近光光源。 (2) 研究前照灯光学设计中使用的重要理论和仿真设计的方法，对国标中关于汽车前照灯的配光标准做了分析。并以近光灯为例进行了光学设计，运用 ASAP 软件光学仿真，验证了近光灯的光学效果满足国标要求。 (3) 研究了 LED 驱动器的设计方法，在此基础上设计和制作了性能优良的近光灯驱动器，同时研究了 EMC 电路及 PWM 调光系统，完善和丰富了 LED 车灯的功能。 (4) 研究和分析了 LED 汽车前照灯散热的重要性和途径，
6、重点考虑了前照灯的热管理问题，设计了两种方案来控制散热系统的工作。 (5) 从汽车前照灯智能控制的发展趋势出发，研究了前照灯智能控制系统（AFS） ，并设计了前照灯根据环境照度自动开启的功能。 关键词关键词关键词关键词：LED 前照灯 近光 集成光源 LED 驱动器 温度控制 AFS 华华华华 中中中中 科科科科 技技技技 大大大大 学学学学 硕硕硕硕 士士士士 学学学学 位位位位 论论论论 文文文文 II Abstract As a new type of semiconductor light source, LED has been widely used in lighting app
7、lications. Compared with conventional automotive headlamps, LED headlamps have various advantages, such as more energy saving，longer lifetime, shorter response time, smaller volume, higher color saturation, better shock resistance and so on, therefore are known as the next generation of automotive h
8、eadlamps. LED based headlamps currently present a good development trend, and have some applications in high-end automotive models. However the design of LED headlamp is difficult which involves several physical fields. Consequently the mass applications of LED headlamps still have a way to go. This
9、 thesis has conducted researches of the key technologies of light sources, optical, electric, and thermal on LED headlamps, and the specific efforts are summarized as follows: Firstly, the packaging structure，optical, electric and thermal characteristic of LED are studied. Then the characteristics a
10、nd the developments of integrated LED module are studied, and the connections of LED module are analyzed. At last the LED headlamp lighting source for the low beam is designed based on these efforts. Secondly, the important theories and requirements in the national regulations of LED headlamps optic
11、al design are illustrated. Then the low beam is designed the simulated optical results of which by ASAP satisfies the requirements in the national regulations. Thirdly, various methods of LED driver design are studied and a high performance LED driver with EMC circuit for the low beam is designed. I
12、n order to enrich the function of the LED headlamp, the PWM dimming circuit is proposed. Fourthly, the significance and methods of heat dissipation of LED headlamp have been researched and analyzed. Then this thesis designs circuits for thermal management by controlling the work conditions of the fa
13、n according to the temperature of the heat sink. Lastly, taking the tendency of intelligent control for automotive forward lighting into account, the AFS is researched, and the auto-start function is designed as the earliest attempt. Key words: LED Headlamp Low beam Integrated lighting source LED dr
14、iver Temperature control AFS 华华华华 中中中中 科科科科 技技技技 大大大大 学学学学 硕硕硕硕 士士士士 学学学学 位位位位 论论论论 文文文文 III 目 录 摘 要.I Abstract.II 1 绪论 1.1 课题研究背景(1) 1.2 本课题国内外研究慨况.(1) 1.3 本课题研究意义(3) 2 LED 理论基础 2.1 LED 发光原理(5) 2.2 大功率 LED 封装技术(6) 2.3 LED 的光学、电学及热学特性(8) 2.4 本章小结(13) 3 LED 前照灯光源设计 3.1 汽车前照灯光源技术的发展(14) 3.2 大功率 LED 照明器件光源技术的发展(15) 3.3 LED 前照灯光源设计(19) 3.4 本章小结(24) 4 LED 前照灯的光学设计 4.1 汽车前照灯光学设计理论基础(24) 4.2 汽车前照灯配光要求(26) 4.3 LED 前照灯近光光学设计实例(28) 4.4 本章小结(31) 华华华华 中中中中 科科科科 技技技技 大大大大
