刘熙 井珍珍 连煜华
摘 要：随着经济和科技水平的快速发展，汽车灯具是汽车构件中不可缺少的部分，它有自身的特点和发展趋势，在LED技术的应用下不断发展和进步，在进行灯具外形设计和配光设计的同时，还要注重汽车灯具的密封防水性能的结构设计，使汽车灯具内部压力保持平衡，提升灯具的美观性、安全性。
关键词：LED汽车信号灯;光学设计;应用探究
0 引言
现如今，我国汽车行业迅猛发展，人们对于汽车行驶安全越发重视。在汽车的行驶过程中离不开灯具的设计和应用。汽车灯具作为汽车安全的重要部件，由于我国LED灯具具有省电、亮度高、节能等多种优势，人们将LED灯具运用于汽车灯具当中。因此，在未来汽车灯具工艺设计和应用上需要将LED技术进一步讨论，对其LED汽车灯具的设计除了保证汽车拥有足够的照明，还需要符合当代汽车总体的美感。LED车灯技术将成为未来汽车照明的发展方向，因此受到汽车企业的高度重视。目前LED灯具广泛运用于汽车的外部及内部车灯中，推动了我国汽车灯具的发展和创新。
1 LED灯具工艺设计概述
1.1 LED灯具的结构及其外观
目前，我国汽车行业对LED汽车灯具的外观有一系列的要求，例如：透光面及其电路板块需要设计人员利用专用设计软件进行外观结构的设计。LED汽车灯具结构需要保证紧凑，具有极高的稳定性。根据最优的设计方案进行LED汽车灯具的设计。在各种三维实验中检查各零件是否符合装配形式，保证LED汽车灯具功能的完整性，符合各项国家标准。总的来说，LED汽车灯具的结构及其外观需要符合时代和国家发展的需求和达到相应的标准。
1.2 LED灯具的特点
LED灯具主要将若干LED发光管成为汽车灯具的发光元件，代替传统使用的卤素灯泡，进而达到专业的配光要求以及汽车的配光标准。LED灯具的使用寿命较长，同时发光较为稳定，相对于普通白帜灯的性能较高。在一定程度上达到节能环保的效果，安全性和可靠性较优，符合我国国家发展的需要。
2 LED汽車信号灯的设计要点
2.1 光学设计指的是LED信号灯灯具
可能用到的反射器和配光镜形状的设计，即二次光学系统的设计。光学设计的目的是使灯具的出射光分布满足相应的标准法规要求。对汽车灯具来讲，出射光型分布是关键性的指标，是判别灯具质量的主要依据，因此光学设计是汽车灯具设计的关键环节。LED汽车灯具与白炽灯汽车灯具的光学设计从原理上讲基本是类似的，只是由于所使用的光源不同，必须采用不同的光源辐射模型来进行设计。机械设计指的是LED信号灯灯具的外形设计，即整个灯具外壳的形状设计，也包括灯具外壳材料的选择。LED汽车灯具与白炽灯汽车灯具的机械设计方法是相似的。
2.2 散热设计
热学设计指的是对灯具内热流的控制，以尽可能降低LED的热阻。LED工作时伴随着发热，而其发光特性对芯片温度又较为敏感，芯片温度升高时光辐射输出会降低。多数LED工作时要求芯片温度不超过约120℃。因此设计LED灯具时必须考虑芯片的温升问题，要为LED芯片提供足够良好的散热，使芯片的温升降到最小。LED汽车灯具与白炽灯汽车灯具的热学设计是不同的。白炽灯灯具的热学设计主要是考虑选择合适的高分子材料来制作灯具和合理安排光源与灯具之间的间距，使灯具材料能承受灯工作时产生的高温，不致引起变形。而LED灯具的热学设计主要是考虑降低芯片的温度，使LED保持良好的光输出特性。
2.3 控制信号的处理
信号灯控制信号的处理程序对信号灯的开关状况进行判断，扫描后将信号灯的位置信息写入相应的数据存储，为后续处理准备。后信号灯的控制也采用同样的方法。
2.4 电路设计
此电路为转向灯的电路，典型输入电压为13.5V，输出为两并四串黄光灯珠，每颗灯珠流过电流为30mA，则输出为8V，60mA。C1、C2为滤波电容，因该电路电流较小，纹波在80mA以内，故选型为2.2uF/35V的陶瓷电容。在输入电压不稳时，该电容可以有效的平滑输入电压。ZD1为防雷管，故选型为SMBJ30CA，可以防止500W以内的雷击，并吸收30V以上的电压尖峰。主要作用为消弱高压脉冲的电压，减小对内部电路的损害，在瞬间过电压时，起到吸收高压保护电路的作用。D1为整流二极管，因电路电流为80mA以内，故选型为SGC10MH。主要作用为防止输入正负极反接。R1、R2为分压电阻，通过计算输入电压减去输出电压再除以所需电流，故选型为150Ω/1206封装。主要作用是使电路稳定在需要的电流值上，在长时间过电压时，可以分担一定的电压值。
2.5 信号灯中LED数目的计算
一只汽车信号灯需要使用多少个LED，这是光学设计中首先要考虑的问题。确定LED数目的思路是这样的：先根据信号灯的光度学标准，算出总的出射光通量;再根据LED供应商提供的LED的光强角分布算出单个LED的光通量，然后考虑光学系统的光通量损失后算出LED的数目。由光强分布计算灯具和LED的光通量可以采用球带系数法。特别需要指出的是，实际的LED信号灯的光通量损失是很大的，初次进行设计的人可能对这一点估计不足。由于光通量的损失，实际灯具所需LED数目是假定没有任何损失的理想情况时的4～10倍。
3 结语
汽车灯具对于安全行驶起着重要的作用。以其使用功能区分，汽车灯具主要分为两大类：照明灯和信号灯。文章着重介绍了LED用作汽车信号灯光源的特点，作为一种新型光源，LED已经开始在汽车信号灯上使用。LED灯具在设计方面与传统白炽灯灯具不尽相同，有其自身的特点，所以在进行灯具设计时要充分考虑到这些特点，从而提高设计质量。
参考文献：
[1]安斌，胡丹，车畅.基于ARM和CAN总线的汽车仪表设计[J].装备制造技术，2008（09）：12-16.
[2]李建秋，赵六奇，韩晓东.汽车电子学教程[M].北京：清华大学出版社，2006：256-287.
[3]郝宁生.汽车信号灯控制系统的设计[J].韶关师专学报，2000，21（02）：21-23.
[4]彭建盛，首家辉，周东等.智能汽车系统的电源设计[J].通信电源技术，2008（02）：35-38.
[5]施海，李咏霞，施帮利.基于嵌入式的汽车仪表系统[J].重庆工学院学报（自然科学版），2008（06）：20-23.
