LED剎車燈外透鏡可見性分析

1、裝訂線led剎車燈外透鏡可見性分析摘要 對于有車尾組合外透鏡的車燈。有一些讓人擔(dān)心的地方。因為在明亮和晴朗的地方，它會讓人辨別不出剎車燈是否亮著。為了防止新產(chǎn)品上出現(xiàn)這個顯而易見的問題，我們需要用仿真技術(shù)和一個設(shè)計指南來應(yīng)對它用led光源和外透鏡樣本來模擬真實汽車車燈，這篇論文就是通過在這樣的條件下，做了一個顯著性實驗，來形成醒目和亮度的關(guān)系。通過比較實驗測量和仿真結(jié)果，證實了光學(xué)的仿真精確度。經(jīng)過實驗研究結(jié)果和仿真分析，這篇論文論證了這個新的評估方法且證實了它的合適性。1. 簡介直到90年代早期，大部分車燈才具有著色的枕式外透鏡。在90年代中期，各種各樣的外透鏡車燈開始流行，并刺激了后車燈市

2、場。然而尤其是在淡色的外透鏡案例中，一些報道指出很難發(fā)現(xiàn)剎車燈是亮還是滅。這個問題眾所周知的解釋是由太陽幻影產(chǎn)生的，當(dāng)太陽光反射在燈罩上時就會發(fā)生這種情況。特例1來顯示剎車燈是亮著的，特例2讓人很難決定剎車燈到底是不是亮著的。目前這些問題還不會造成什么危險，可一旦反生在行駛中，這便可能造成一個嚴(yán)重的事故。另一方面，在設(shè)計階段，目前并沒有建立任何流程來解決此事。因此建立能夠模仿太陽光對車燈影響的評價方法是非常重要的。據(jù)說最近發(fā)展迅猛的光學(xué)仿真是解決此事的關(guān)鍵。這篇論文關(guān)注的焦點是特例2的情況。首先選擇了一個燈樣品做實驗，這個樣品在市場中越來越流行，并且適合來分析特例2。我們用明亮的外透鏡和有金屬

3、燈罩的led光源樣品來做實驗，這個實驗的目的是來評定燈的亮度及在剎車燈開、關(guān)兩種狀態(tài)下的對比。通過和實驗測量的對比，光學(xué)仿真也用來證實相同實驗條件下這個模擬軟件的精確性通過實驗和對比測量，這篇論文形成了醒目的標(biāo)準(zhǔn)，同時也證實了醒目性評價方法的合適性。2. 光學(xué)仿真應(yīng)有的合適性本論文為了核實光學(xué)仿真所應(yīng)有的合適性，測量了樣品燈發(fā)光的類型及發(fā)光的強度，同時比較了光度的測量和仿真結(jié)果。2.1 方法準(zhǔn)備好使用led光源和金屬反射燈罩的剎車燈樣品（圖1）用光度計測量左右40度上下15度的燈光范圍?？紤]到明亮的燈光和13.5伏的電壓，在黑暗中允許一度的誤差。圖1 結(jié)構(gòu)樣品2.2 光度測定和仿真結(jié)果的比較圖

4、2顯示了發(fā)光類型的兩個結(jié)果，從右26度到左37度的范圍可以看出，其中最亮在中央附近。因此模擬結(jié)果說明了仿真發(fā)光類型和測量樣本是相似的。為了在各種分析中研究他們，我們比較了在橫向和縱向上的發(fā)光強度。圖3和圖4顯示了在橫縱向上的測量值和計算值及出錯比。在橫向和縱向看來，出錯比在中央?yún)^(qū)少于3，但是漸漸遠(yuǎn)離中央，出錯比就可能上升，出錯比最大會是10%?？紤]到零件建?；蛘呓M裝程序引起的色差，10%這個光學(xué)仿真結(jié)果是可以接受的。圖2-a 光度樣品測量圖2-b 光度樣式計算圖3 h線與誤差比例的測量和計算值圖4 v線與誤差比例的測量和計算值3. 醒目性實驗做醒目性實驗是為了確定醒目的標(biāo)準(zhǔn)，他是你能確認(rèn)剎車燈

5、是開是滅的最小限度。3.1 實驗設(shè)置圖5展示了實驗的設(shè)定，樣品燈有一個拋物面反射器，為了讓來自燈其他部位的雜散光最小化，外透鏡和led光源要纏上黑膠帶來屏蔽剎車燈鄰近的部位。樣品燈背對著太陽，是為了防止太陽光對燈的直射。我們用探照燈來代替實際的太陽光。我們不用真正的太陽光，因為太陽光會隨時間照射角發(fā)生變化。探照燈放那是為了在剎車燈上產(chǎn)生太陽光幻影。明亮的光度計在一度的觀察角下可以觀察到整個燈的區(qū)域，為此測試者可以在16米遠(yuǎn)的地方來觀察燈的情況。圖5 試驗過程原理圖 圖6 結(jié)構(gòu)樣品3.2 步驟剎車燈實驗是在室外光亮有陽光條件下進行，只有在在橫向和縱向方向可以減少觀測。這個實驗有兩步。第一步，在實

6、驗開始前，向測試者解釋表格內(nèi)的判斷水平。在實驗中，電壓由13.5伏減少到0.1伏，車燈的亮度隨之發(fā)生變化。測試者決定每個燈的亮度的標(biāo)準(zhǔn)多少是合適的。測試者的眼睛要一直盯著燈的固定點。第二步，是否在測試者分散了注意力后還能辨認(rèn)出車燈依然亮著，我們對此做了調(diào)查。找一個1.5米遠(yuǎn)的另一目標(biāo)，測試者一直盯著這個目標(biāo)，我們偷偷的將燈打開，測試者要盡可能快的向?qū)嶒炄藛T示意這個變化。3.3 實驗結(jié)果圖7表明了醒目實驗的結(jié)果，它闡述了對比度和頻率的關(guān)系。對比度（探照燈反射光的強度+剎車燈強度）（探照燈反射光的強度）代表；代表b和c；代表d（見表格）表1 標(biāo)準(zhǔn)的定義圖7 醒目試驗結(jié)果為了提高更多的研究量，我們將

7、對比度進行了評估。代表的最大值是，測試者沒有能夠認(rèn)出剎車燈是亮的。實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對比度小于2.2時95的測試者不能夠判別出來。代表的最小值是，則是這能夠認(rèn)出剎車燈是亮著的，實驗發(fā)現(xiàn)為了能讓95的測試者便辨別出車燈的亮滅，對比度至少是2.65。.代表的最小值是測試者有把握能認(rèn)出剎車燈是亮的，實驗發(fā)現(xiàn)95的測試者能夠辨別并且做出反應(yīng)，對比度至少得3.0。圖8表明了第二步的對比度和測試者決定之間的關(guān)系，實驗發(fā)現(xiàn)95的測試者有把握能辨別和做出反應(yīng)來剎車，對比度至少為3.0。因此從這點來看，司機不但要認(rèn)出而且要真正做出剎車的反應(yīng)，需要3.0的對比度。圖8 對比度和頻率關(guān)系之間的結(jié)果4. 模擬計算醒目實驗結(jié)

8、果測量和模擬的比較根據(jù)實際實驗車燈亮度不同來做模擬。從對比度角度，圖9說明了模擬和實驗的結(jié)果。為實驗測量和是進行仿真計算。他們非常相似，出錯比少于10。目前，據(jù)說對比度可以很準(zhǔn)確地被模擬，根據(jù)這個結(jié)果，證實了太陽幻影效果可在數(shù)量上被模擬評估。4.1 模擬太陽幻影的前景直到現(xiàn)在，為了證實兩個結(jié)果是相似的，我們對來自實驗中光度計值和來自仿真計算的對比度值做了比較。為了繼續(xù)下一步，更準(zhǔn)確計算對比度，我們做了仿真實驗。根據(jù)實驗結(jié)果，畫出計算機圖形。例如評估太陽幻影的位置和強度。然而更多詳細(xì)的信息，如太陽光幻影的位置和外在表現(xiàn)不能照原來的方法評估。圖9 關(guān)于對比度的仿真與試驗結(jié)果為了證實光學(xué)評估是可取的

9、，我們在一個固定的產(chǎn)品樣品上嘗試了cg仿真，看cg圖的眼睛方向被設(shè)置成是橫向和縱向，這和先前所提及的實驗是一樣的，考慮到下列事項會影響太陽光線方向，以至于太陽幻影會經(jīng)常變化。光線從眼部方向和燈的構(gòu)造去追蹤。探照燈能產(chǎn)生平行光，我們用它來代替太陽光。在這個模擬的結(jié)果中，led在亮和滅的對比度是1.21。當(dāng)平行光的照明度是55000。這意味著太陽幻影效果就被放大，這是由于評估的對比度少于3.0。為了不僅評價太陽幻影的外在表現(xiàn)，且太陽幻影的位置，我們模擬了cg圖。圖10就是cg圖的結(jié)果，在反射鏡下部和垂直墻壁中發(fā)生了眩光反射。圖11是在相同仿真條件下，大功率燈的圖片。通過比較圖10和圖11，cg圖可

10、以充分評估太陽幻影的外在表現(xiàn)。在最后的階段，我們確認(rèn)了是否cg圖能夠反映出太陽光強度的不一樣。圖12圖13和圖14展示了在不同條件下的cg圖。圖12顯示的是對比度為3的cg圖。一部分太陽光在一些剎車燈上產(chǎn)生了影響。但是測試者能辨認(rèn)出剎車燈是亮的。圖13表明的是對比度為2.6的cg圖。對比度和cg能夠反映太陽光強度的不同，且cg圖展示了太陽光幻影的影響。圖14是對比度1.1的cg圖。它說明了由于太陽眩光，很難認(rèn)出剎車燈是亮著的，最多能發(fā)現(xiàn)led光源。因此我們發(fā)現(xiàn)cg圖可以判斷每個不同條件。圖10 模擬燈 圖11 量產(chǎn)燈 圖12 3.0時cg的對比圖 圖13 2.6時cg的對比圖 圖14 1.1時

11、cg的對比圖5. 討論仿真讓評估變?yōu)榭赡?。在設(shè)計階段，由光的數(shù)量（對比度）和可見性（cg圖）決定的太陽光幻影。除去定量的分析，在cg圖研究中，我們能更加好的評估太陽光對車燈的影響。因此這會使可行性研究在設(shè)計階段變得更準(zhǔn)確。且在設(shè)計階段，設(shè)計師通過對比度和cg圖，能更輕易的判斷出有沒有太陽幻影的出現(xiàn)、是否有必要改變設(shè)計和透鏡的顏色。然而，對比度值超過了3.0就有利于人們辨別剎車燈是否亮的，有一些情況下，如維持燈的結(jié)構(gòu)不變，就很難保持對比度在3.0。尤其是，特有的led光源有很強的方向性。因此比起球狀電燈泡，使用起來會有更多的不利情況。例如在有雪的路上和晴朗的天氣里，對比度就很男超過3.0.剎車燈越亮，剎車燈就會產(chǎn)生眩光。因此我們不僅要考慮對比度，而且要其它方面也不能忽略。在這個實驗中，大部分測試者可以通過對比度的改變，發(fā)現(xiàn)燈有所變化。但是如果他們沒能看清透鏡的顏色，這就很難辨別車燈是否亮著的，因為測試者需要先辨別出車燈的顏色。我們需要考慮顏色改變的影響，掌握led燈的標(biāo)準(zhǔn)。通過分析顏色的變化，未來cg圖的質(zhì)量將會提高。6. 結(jié)論在這篇論文中，用一個led光源和外透鏡剎車燈做樣品