LED刹车灯外透镜可见性分析

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1、装订线LED刹车灯外透镜可见性分析摘要 对于有车尾组合外透镜的车灯。有一些让人担心的地方。因为在明亮和晴朗的地方，它会让人辨别不出刹车灯是否亮着。为了防止新产品上出现这个显而易见的问题，我们需要用仿真技术和一个设计指南来应对它用LED光源和外透镜样本来模拟真实汽车车灯，这篇论文就是通过在这样的条件下，做了一个显著性实验，来形成醒目和亮度的关系。通过比较实验测量和仿真结果，证实了光学的仿真精确度。经过实验研究结果和仿真分析，这篇论文论证了这个新的评估方法且证实了它的合适性。1. 简介直到90年代早期，大部分车灯才具有着色的枕式外透镜。在90年代中期，各种各样的外透镜车灯开始流行，并刺激了后车灯市

2、场。然而尤其是在淡色的外透镜案例中，一些报道指出很难发现刹车灯是亮还是灭。这个问题众所周知的解释是由太阳幻影产生的，当太阳光反射在灯罩上时就会发生这种情况。特例1来显示刹车灯是亮着的，特例2让人很难决定刹车灯到底是不是亮着的。目前这些问题还不会造成什么危险，可一旦反生在行驶中，这便可能造成一个严重的事故。另一方面，在设计阶段，目前并没有建立任何流程来解决此事。因此建立能够模仿太阳光对车灯影响的评价方法是非常重要的。据说最近发展迅猛的光学仿真是解决此事的关键。这篇论文关注的焦点是特例2的情况。首先选择了一个灯样品做实验，这个样品在市场中越来越流行，并且适合来分析特例2。我们用明亮的外透镜和有金属

3、灯罩的LED光源样品来做实验，这个实验的目的是来评定灯的亮度及在刹车灯开、关两种状态下的对比。通过和实验测量的对比，光学仿真也用来证实相同实验条件下这个模拟软件的精确性通过实验和对比测量，这篇论文形成了醒目的标准，同时也证实了醒目性评价方法的合适性。2. 光学仿真应有的合适性本论文为了核实光学仿真所应有的合适性，测量了样品灯发光的类型及发光的强度，同时比较了光度的测量和仿真结果。2.1 方法准备好使用LED光源和金属反射灯罩的刹车灯样品（图1）用光度计测量左右40度上下15度的灯光范围。考虑到明亮的灯光和13.5伏的电压，在黑暗中允许一度的误差。图1 结构样品2.2 光度测定和仿真结果的比较图

4、2显示了发光类型的两个结果，从右26度到左37度的范围可以看出，其中最亮在中央附近。因此模拟结果说明了仿真发光类型和测量样本是相似的。为了在各种分析中研究他们，我们比较了在横向和纵向上的发光强度。图3和图4显示了在横纵向上的测量值和计算值及出错比。在横向和纵向看来，出错比在中央区少于3，但是渐渐远离中央，出错比就可能上升，出错比最大会是10%。考虑到零件建模或者组装程序引起的色差，10%这个光学仿真结果是可以接受的。图2-a 光度样品测量图2-b 光度样式计算图3 H线与误差比例的测量和计算值图4 V线与误差比例的测量和计算值3. 醒目性实验做醒目性实验是为了确定醒目的标准，他是你能确认刹车灯

5、是开是灭的最小限度。3.1 实验设置图5展示了实验的设定，样品灯有一个抛物面反射器，为了让来自灯其他部位的杂散光最小化，外透镜和LED光源要缠上黑胶带来屏蔽刹车灯邻近的部位。样品灯背对着太阳，是为了防止太阳光对灯的直射。我们用探照灯来代替实际的太阳光。我们不用真正的太阳光，因为太阳光会随时间照射角发生变化。探照灯放那是为了在刹车灯上产生太阳光幻影。明亮的光度计在一度的观察角下可以观察到整个灯的区域，为此测试者可以在16米远的地方来观察灯的情况。图5 试验过程原理图 图6 结构样品3.2 步骤刹车灯实验是在室外光亮有阳光条件下进行，只有在在横向和纵向方向可以减少观测。这个实验有两步。第一步，在实

6、验开始前，向测试者解释表格内的判断水平。在实验中，电压由13.5伏减少到0.1伏，车灯的亮度随之发生变化。测试者决定每个灯的亮度的标准多少是合适的。测试者的眼睛要一直盯着灯的固定点。第二步，是否在测试者分散了注意力后还能辨认出车灯依然亮着，我们对此做了调查。找一个1.5米远的另一目标，测试者一直盯着这个目标，我们偷偷的将灯打开，测试者要尽可能快的向实验人员示意这个变化。3.3 实验结果图7表明了醒目实验的结果，它阐述了对比度和频率的关系。对比度（探照灯反射光的强度+刹车灯强度）（探照灯反射光的强度）代表；代表B和C；代表D（见表格）表1 标准的定义图7 醒目试验结果为了提高更多的研究量，我们将

7、对比度进行了评估。代表的最大值是，测试者没有能够认出刹车灯是亮的。实验发现，当对比度小于2.2时95的测试者不能够判别出来。代表的最小值是，则是这能够认出刹车灯是亮着的，实验发现为了能让95的测试者便辨别出车灯的亮灭，对比度至少是2.65。.代表的最小值是测试者有把握能认出刹车灯是亮的，实验发现95的测试者能够辨别并且做出反应，对比度至少得3.0。图8表明了第二步的对比度和测试者决定之间的关系，实验发现95的测试者有把握能辨别和做出反应来刹车，对比度至少为3.0。因此从这点来看，司机不但要认出而且要真正做出刹车的反应，需要3.0的对比度。图8 对比度和频率关系之间的结果4. 模拟计算醒目实验结

8、果测量和模拟的比较根据实际实验车灯亮度不同来做模拟。从对比度角度，图9说明了模拟和实验的结果。为实验测量和是进行仿真计算。他们非常相似，出错比少于10。目前，据说对比度可以很准确地被模拟，根据这个结果，证实了太阳幻影效果可在数量上被模拟评估。4.1 模拟太阳幻影的前景直到现在，为了证实两个结果是相似的，我们对来自实验中光度计值和来自仿真计算的对比度值做了比较。为了继续下一步，更准确计算对比度，我们做了仿真实验。根据实验结果，画出计算机图形。例如评估太阳幻影的位置和强度。然而更多详细的信息，如太阳光幻影的位置和外在表现不能照原来的方法评估。图9 关于对比度的仿真与试验结果为了证实光学评估是可取的

9、，我们在一个固定的产品样品上尝试了CG仿真，看CG图的眼睛方向被设置成是横向和纵向，这和先前所提及的实验是一样的，考虑到下列事项会影响太阳光线方向，以至于太阳幻影会经常变化。光线从眼部方向和灯的构造去追踪。探照灯能产生平行光，我们用它来代替太阳光。在这个模拟的结果中，LED在亮和灭的对比度是1.21。当平行光的照明度是55000。这意味着太阳幻影效果就被放大，这是由于评估的对比度少于3.0。为了不仅评价太阳幻影的外在表现，且太阳幻影的位置，我们模拟了CG图。图10就是CG图的结果，在反射镜下部和垂直墙壁中发生了眩光反射。图11是在相同仿真条件下，大功率灯的图片。通过比较图10和图11，CG图可

10、以充分评估太阳幻影的外在表现。在最后的阶段，我们确认了是否CG图能够反映出太阳光强度的不一样。图12图13和图14展示了在不同条件下的CG图。图12显示的是对比度为3的CG图。一部分太阳光在一些刹车灯上产生了影响。但是测试者能辨认出刹车灯是亮的。图13表明的是对比度为2.6的CG图。对比度和CG能够反映太阳光强度的不同，且CG图展示了太阳光幻影的影响。图14是对比度1.1的CG图。它说明了由于太阳眩光，很难认出刹车灯是亮着的，最多能发现LED光源。因此我们发现CG图可以判断每个不同条件。图10 模拟灯 图11 量产灯 图12 3.0时CG的对比图 图13 2.6时CG的对比图 图14 1.1时

11、CG的对比图5. 讨论仿真让评估变为可能。在设计阶段，由光的数量（对比度）和可见性（CG图）决定的太阳光幻影。除去定量的分析，在CG图研究中，我们能更加好的评估太阳光对车灯的影响。因此这会使可行性研究在设计阶段变得更准确。且在设计阶段，设计师通过对比度和CG图，能更轻易的判断出有没有太阳幻影的出现、是否有必要改变设计和透镜的颜色。然而，对比度值超过了3.0就有利于人们辨别刹车灯是否亮的，有一些情况下，如维持灯的结构不变，就很难保持对比度在3.0。尤其是，特有的LED光源有很强的方向性。因此比起球状电灯泡，使用起来会有更多的不利情况。例如在有雪的路上和晴朗的天气里，对比度就很男超过3.0.刹车灯

12、越亮，刹车灯就会产生眩光。因此我们不仅要考虑对比度，而且要其它方面也不能忽略。在这个实验中，大部分测试者可以通过对比度的改变，发现灯有所变化。但是如果他们没能看清透镜的颜色，这就很难辨别车灯是否亮着的，因为测试者需要先辨别出车灯的颜色。我们需要考虑颜色改变的影响，掌握LED灯的标准。通过分析颜色的变化，未来CG图的质量将会提高。6. 结论在这篇论文中，用一个LED光源和外透镜刹车灯做样品，研究了由太阳光引起的醒目实验。用模拟软件可以证明，它能够计算出太阳幻影的影响。我们证实了以下几项：确立了太阳幻影的对比度。模拟计算发光强度和亮度是可能的。在设计阶段，仿真可以评估太阳幻影。CG图能评估太阳幻影对车灯的影响。人们通常认为车的前灯是最重要的，这里我们只研究了它。但是照亮其他方向的车灯，或者说其它类型的车灯，我们将来也会进行研究。共 9 页 第 9 页