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原文传递基于激光光源的汽车前照灯研究

论文题名：	基于激光光源的汽车前照灯研究
关键词：	汽车前照灯;激光光源;荧光粉;自由曲面透镜
摘要：	激光具有能量密度高、方向性好等特点，采用激光光源的汽车前照灯也具有亮度高、照射距离远等优点。激光前照灯作为下一代汽车前照灯的发展方向，在国外的研究已相对成熟，但国内的相关研究较少，因此对以激光作为光源汽车前照灯进行研究，具有很高的实际意义和研究价值。　　本文的主要工作是将单色激光光源合成符合汽车前照灯光色标准的白色激光光源。并根据白色激光光源的发光特性设计了符合国家标准配光要求的激光汽车前照灯自由曲面透镜。　　本论文首先对汽车前照灯激光光源的光色特性进行了研究与分析，提出了利用450nm蓝色激光器激发YAG黄色荧光粉的方法。通过对比分析合成白光的多种方法，选取450nm的蓝色激光光源。根据光色的混色原理，合成白光需采用CIE坐标中较为饱和的边缘色，与蓝光混色形成白光的边缘色为饱和黄光，因此荧光粉材料的选择YAG黄色荧光粉。通过研究蓝色激光激发黄色荧光粉片的光线散射机理，设计了三种不同的结构并对其进行研究分析，得出透射型结构中透射的蓝色光线更易与散射的黄光进行混合，形成光色特性较好的白光。同时对影响白光光色特性的荧光粉摩尔浓度进行了研究，并通过20组仿真实验，得到了出射光色温最佳时的荧光粉摩尔浓度为3.565×10-4mol/L。　　其次，基于激光光源能量密度高且光束狭窄的特点，设计了自由曲面透镜实现光线的定位扩束，解决了激光光源光束狭窄能量密度高的问题。利用具有非线性边界条件的椭圆Monge-Ampére方程，建立了自由曲面与目标照射面的关系，并通过牛顿二阶差分法和Matlab软件编程对方程进行求解，得到了自由曲面透镜面型上的离散坐标点，将坐标点导入到三维建模软件Pro/E中拟合为自由曲面。　　最后，将设计的白光光源和自由曲面透镜模型在光学分析软件TracePro中进行系统结构分析和优化，通过对结果的比较分析，得出该光学系统中激光光源与自由曲面透镜的距离为1.4～3.4mm时，配光屏幕上各测试点、区的照度符合汽车前照灯国家标准。当光源与透镜距离为1.4mm时，配光屏幕上的平均照度最高且光线能量最为集中。
作者：	朱江
专业：	集成电路工程
导师：	邢海英;黄维海
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津工业大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文