詳解基于LED光強分布的摩托車(chē)信號燈配光設計

　　由公式（5） 可知，單個(gè)L ED 的光強分布與L ED在空間的傾斜角的垂直分量角φ和水平分量角γ有關(guān)，改變φ和γ就可以改變單個(gè)L ED 光強的分布。

　　但是，由于單燈光強小，達不到摩托車(chē)信號燈的光強的國標要求，往往需要多個(gè)L ED 組合，而改變單個(gè)L ED 的傾斜角可以改變光強分布，因此可以進(jìn)一步研究一種L ED 的曲面陣列排布的光強分布，進(jìn)而用它來(lái)完成對L ED 摩托車(chē)信號燈的配光設計。

1. 2 　曲面LED 陣列的光強分布的數學(xué)模型

　　當接受屏距離足夠遠時(shí)，多個(gè)L ED 組合形成的面光源可以簡(jiǎn)化為點(diǎn)光源，且相鄰兩個(gè)LED 之間的間距對曲面L ED 陣列的光強空間的影響可以忽略。則曲面L ED 陣列的光強分布只與L ED 的型號、L ED 的個(gè)數、以及單個(gè)L ED 傾斜角的垂直分量角φ和水平分量角γ有關(guān)。

　　則光強函數表達式可以表述為：

　　式中I 為LED 陣列的光強; in 為第n 種型號的單個(gè)LED 光源; N 為L(cháng)ED 光源的個(gè)數。

　　根據公式（5） 則：

　　由公式（7） 可知：改變γi 和φi ， 可以改變曲面L ED 陣列的分布，通過(guò)合理的配置，無(wú)需附加反光杯或透鏡就可以實(shí)現L ED 摩托車(chē)信號燈的配光設計。

　　下面就以L(fǎng) ED 摩托車(chē)信號燈為例，介紹該方法的應用。

　　2 　曲面LED陣列的光強分布數學(xué)模型在LED 摩托車(chē)信號燈配光設計中的應用

　　2. 1 　摩托車(chē)信號燈的國家標準

　　我國摩托車(chē)信號燈采用的標準是《摩托車(chē)光信號裝置配光性能GB T17510 - 1998》，這個(gè)標準是針對傳統白熾燈的規定，L ED 摩托車(chē)燈具的設計也只能繼續沿用上述標準， 對于LED 摩托車(chē)信號燈的配光性能具體規定如下：

　　在滿(mǎn)足光度學(xué)二次平方反比定律距離確定的配光屏幕上，分布在范圍為左右20°，上下10°的橢圓形區域內的測試點(diǎn)，光強要求在一定的范圍之內，且滿(mǎn)足如圖2 中的分布。

其中圖中的柵格線(xiàn)交叉處的數字為百分比，它表示該方向光強最小值與基準軸線(xiàn)方向光強度最小值的比值，柵格線(xiàn)圍成的范圍內任一方向測得的光強不得小于該方向周?chē)T方向中最小的光強值。

　　2. 2 　LED 摩托車(chē)信號燈的配光設計

　　由于單個(gè)L ED 的光強達不到國家標準對機動(dòng)車(chē)燈光強的要求，因此采用L ED 的摩托車(chē)信號燈必須對L ED 進(jìn)行陣列排布。

　　目前，市面上不同型號的球帽型L ED 光源的光強分布范圍和國標要求的測點(diǎn)的光強百分比比值不滿(mǎn)足圖2 所示的國標的光強要求，大部分球帽型L ED 光源的光強集中在水平角和垂直角±15°的范圍內且垂直方向的光強分布基本上滿(mǎn)足國標光強分布圖V2V 方向的分布要求，但水平方向±20°處的光強值幾乎為零，因此只需要將水平角15°從擴散到20°，根據公式（7） ，令

　　則

　　根據國家《摩托車(chē)光信號裝置配光性能GB T17510 - 1998》中摩托車(chē)信號燈光強滿(mǎn)足的要求，考慮到國標要求光強分布分別關(guān)于H - H 對稱(chēng)和V2V 對稱(chēng)，則：

　　其中I （0 ，0） 表示水平方向角0°，垂直方向角0°時(shí)的光強值，其余的類(lèi)推。

　　上述方程組若γi 為方程的解，則- γi 亦為方程組的解?？紤]實(shí)際加工燈具的方便， 假設γi 為等差數列。只需從方程（10） —（18） 中求解出一組滿(mǎn)意解γi ， 即可以將水平方向的發(fā)散角擴散到20°，從而實(shí)現對摩托車(chē)信號燈的配光設計。