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車燈增透膜設(shè)計和虛擬評測
日期：2025-01-11 19:40
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摘要：車燈增透膜設(shè)計和虛擬評測
車燈增透膜設(shè)計和虛擬評測
簡介：前照燈的路面光通量是照明質(zhì)量的重要評價指標(biāo)。在相同照明設(shè)計下，通過增加抗反涂層，可以提高前照燈外燈罩和透鏡的透過率，從而提高路照光通量。本文提出一種汽車前照燈寬光譜增透膜的設(shè)計及優(yōu)化方法，并通過仿真評價增加涂層后前照燈的路照效果及外觀視覺效果。
-引言-汽車前照燈對于駕駛者夜間駕駛尤為重要，評價一個汽車前照燈路面照明效果好壞的重要指標(biāo)是路面光通量，所以設(shè)計者不斷的通過光學(xué)設(shè)計提高前照燈的光學(xué)系統(tǒng)效率，提高光源的亮度和光通量，提高散熱設(shè)計來提高路面的光通量。隨著汽車前照燈的智能化，汽車前照燈系統(tǒng)越來越復(fù)雜，電子零件越來越多。在不斷縮小的設(shè)計空間下，塞滿這么多電子期間，同時又要考慮散熱的要求。給提高汽車前照燈的路照光通量帶了巨大的挑戰(zhàn)。往往為了多增加幾十流明的光通量而選擇了成本更貴的散熱方案和光學(xué)方案。
通過在前照燈的光學(xué)器件增加增透膜的方法，提高光學(xué)零件的透過率，從而提高光學(xué)系統(tǒng)的路面光通量。但是傳統(tǒng)的汽車前照燈增透膜設(shè)計只考慮了單波長，并沒有針對汽車照明常用的光源進(jìn)行寬帶增透膜設(shè)計，也沒有考慮人眼視覺函數(shù)對結(jié)果的影響。本文提出一種方法，利用計算機(jī)輔助軟件設(shè)計寬帶增透膜，并考慮光源光譜特性及人眼視覺特性，利用計算機(jī)輔助軟件進(jìn)行了虛擬評測。
-膜系設(shè)計理論-
增透膜的設(shè)計原理是利用光的干涉原理，通過膜層上下界面的反射光相互抵消來減少反射。通過能量守恒我們可以得知，入射光的總強度=反射光的強度+膜層吸收的光強度+透射光的強度（由于膜層的吸收率極小，可忽略），由于反射光的強度降低，透射光的強度得到了提高，從而達(dá)到了增透的作用[1]。因此膜層上下界面反射光的光程差應(yīng)滿足如下公式：
式中：n?為膜層的折射率；d?為膜層的厚度；λ?為中心波長。
同時，膜層的折射率n?應(yīng)介于空氣和基材折射率之間，并滿足如下公式，所以
為入射介質(zhì)的折射率；n?為所選膜料的折射率；n?為基材的折射率。
-設(shè)計方法-
本文使用AnsysLumerical來設(shè)計單層膜的*佳厚度，并考慮目前廣泛使用的LED光源光譜，疊加人眼視覺函數(shù)的權(quán)重，以及多個入射角度的影響，獲得*佳的增透膜厚度。
圖3分析流程
本文主要仿真分析以下三種優(yōu)化目標(biāo)方案下的結(jié)果：
?方案一：考慮550nm，垂直入射角度下的透過率*大
?方案二：考慮LED寬光譜，以及0-90°入射角度下的透過率*大
?方案三：考慮LED寬光譜，0-90°入射角以及人眼視見函數(shù)加權(quán)下的透過率*大
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