LED剎車燈外透鏡可見(jiàn)性分析

1、裝訂線led剎車燈外透鏡可見(jiàn)性分析摘要 對(duì)于有車尾組合外透鏡的車燈。有一些讓人擔(dān)心的地方。因?yàn)樵诿髁梁颓缋实牡胤剑鼤?huì)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(gè)顯而易見(jiàn)的問(wèn)題，我們需要用仿真技術(shù)和一個(gè)設(shè)計(jì)指南來(lái)應(yīng)對(duì)它用led光源和外透鏡樣本來(lái)模擬真實(shí)汽車車燈，這篇論文就是通過(guò)在這樣的條件下，做了一個(gè)顯著性實(shí)驗(yàn)，來(lái)形成醒目和亮度的關(guān)系。通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)測(cè)量和仿真結(jié)果，證實(shí)了光學(xué)的仿真精確度。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果和仿真分析，這篇論文論證了這個(gè)新的評(píng)估方法且證實(shí)了它的合適性。1. 簡(jiǎn)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(chǎng)。然而尤其是在淡色的外透鏡案例中，一些報(bào)道指出很難發(fā)現(xiàn)剎車燈是亮還是滅。這個(gè)問(wèn)題眾所周知的解釋是由太陽(yáng)幻影產(chǎn)生的，當(dāng)太陽(yáng)光反射在燈罩上時(shí)就會(huì)發(fā)生這種情況。特例1來(lái)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(wèn)題還不會(huì)造成什么危險(xiǎn)，可一旦反生在行駛中，這便可能造成一個(gè)嚴(yán)重的事故。另一方面，在設(shè)計(jì)階段，目前并沒(méi)有建立任何流程來(lái)解決此事。因此建立能夠模仿太陽(yáng)光對(duì)車燈影響的評(píng)價(jià)方法是非常重要的。據(jù)說(shuō)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(diǎn)是特例2的情況。首先選擇了一個(gè)燈樣品做實(shí)驗(yàn)，這個(gè)樣品在市場(chǎng)中越來(lái)越流行，并且適合來(lái)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(lái)做實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是來(lái)評(píng)定燈的亮度及在剎車燈開、關(guān)兩種狀態(tài)下的對(duì)比。通過(guò)和實(shí)驗(yàn)測(cè)量的對(duì)比，光學(xué)仿真也用來(lái)證實(shí)相同實(shí)驗(yàn)條件下這個(gè)模擬軟件的精確性通過(guò)實(shí)驗(yàn)和對(duì)比測(cè)量，這篇論文形成了醒目的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也證實(shí)了醒目性評(píng)價(jià)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(shí)光學(xué)仿真所應(yīng)有的合適性，測(cè)量了樣品燈發(fā)光的類型及發(fā)光的強(qiáng)度，同時(shí)比較了光度的測(cè)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(jì)測(cè)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(cè)定和仿真結(jié)果的比較圖

4、2顯示了發(fā)光類型的兩個(gè)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(shuō)明了仿真發(fā)光類型和測(cè)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(qiáng)度。圖3和圖4顯示了在橫縱向上的測(cè)量值和計(jì)算值及出錯(cuò)比。在橫向和縱向看來(lái)，出錯(cuò)比在中央?yún)^(qū)少于3，但是漸漸遠(yuǎn)離中央，出錯(cuò)比就可能上升，出錯(cuò)比最大會(huì)是10%。考慮到零件建?；蛘呓M裝程序引起的色差，10%這個(gè)光學(xué)仿真結(jié)果是可以接受的。圖2-a 光度樣品測(cè)量圖2-b 光度樣式計(jì)算圖3 h線與誤差比例的測(cè)量和計(jì)算值圖4 v線與誤差比例的測(cè)量和計(jì)算值3. 醒目性實(shí)驗(yàn)做醒目性實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)設(shè)置圖5展示了實(shí)驗(yàn)的設(shè)定，樣品燈有一個(gè)拋物面反射器，為了讓來(lái)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(lái)屏蔽剎車燈鄰近的部位。樣品燈背對(duì)著太陽(yáng)，是為了防止太陽(yáng)光對(duì)燈的直射。我們用探照燈來(lái)代替實(shí)際的太陽(yáng)光。我們不用真正的太陽(yáng)光，因?yàn)樘?yáng)光會(huì)隨時(shí)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(yáng)光幻影。明亮的光度計(jì)在一度的觀察角下可以觀察到整個(gè)燈的區(qū)域，為此測(cè)試者可以在16米遠(yuǎn)的地方來(lái)觀察燈的情況。圖5 試驗(yàn)過(guò)程原理圖 圖6 結(jié)構(gòu)樣品3.2 步驟剎車燈實(shí)驗(yàn)是在室外光亮有陽(yáng)光條件下進(jìn)行，只有在在橫向和縱向方向可以減少觀測(cè)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)有兩步。第一步，在實(shí)

6、驗(yàn)開始前，向測(cè)試者解釋表格內(nèi)的判斷水平。在實(shí)驗(yàn)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(cè)試者決定每個(gè)燈的亮度的標(biāo)準(zhǔn)多少是合適的。測(cè)試者的眼睛要一直盯著燈的固定點(diǎn)。第二步，是否在測(cè)試者分散了注意力后還能辨認(rèn)出車燈依然亮著，我們對(duì)此做了調(diào)查。找一個(gè)1.5米遠(yuǎn)的另一目標(biāo)，測(cè)試者一直盯著這個(gè)目標(biāo)，我們偷偷的將燈打開，測(cè)試者要盡可能快的向?qū)嶒?yàn)人員示意這個(gè)變化。3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖7表明了醒目實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，它闡述了對(duì)比度和頻率的關(guān)系。對(duì)比度（探照燈反射光的強(qiáng)度+剎車燈強(qiáng)度）（探照燈反射光的強(qiáng)度）代表；代表b和c；代表d（見(jiàn)表格）表1 標(biāo)準(zhǔn)的定義圖7 醒目試驗(yàn)結(jié)果為了提高更多的研究量，我們將

7、對(duì)比度進(jìn)行了評(píng)估。代表的最大值是，測(cè)試者沒(méi)有能夠認(rèn)出剎車燈是亮的。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對(duì)比度小于2.2時(shí)95的測(cè)試者不能夠判別出來(lái)。代表的最小值是，則是這能夠認(rèn)出剎車燈是亮著的，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)為了能讓95的測(cè)試者便辨別出車燈的亮滅，對(duì)比度至少是2.65。.代表的最小值是測(cè)試者有把握能認(rèn)出剎車燈是亮的，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)95的測(cè)試者能夠辨別并且做出反應(yīng)，對(duì)比度至少得3.0。圖8表明了第二步的對(duì)比度和測(cè)試者決定之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)95的測(cè)試者有把握能辨別和做出反應(yīng)來(lái)剎車，對(duì)比度至少為3.0。因此從這點(diǎn)來(lái)看，司機(jī)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(duì)比度。圖8 對(duì)比度和頻率關(guān)系之間的結(jié)果4. 模擬計(jì)算醒目實(shí)驗(yàn)結(jié)

8、果測(cè)量和模擬的比較根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)車燈亮度不同來(lái)做模擬。從對(duì)比度角度，圖9說(shuō)明了模擬和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。為實(shí)驗(yàn)測(cè)量和是進(jìn)行仿真計(jì)算。他們非常相似，出錯(cuò)比少于10。目前，據(jù)說(shuō)對(duì)比度可以很準(zhǔn)確地被模擬，根據(jù)這個(gè)結(jié)果，證實(shí)了太陽(yáng)幻影效果可在數(shù)量上被模擬評(píng)估。4.1 模擬太陽(yáng)幻影的前景直到現(xiàn)在，為了證實(shí)兩個(gè)結(jié)果是相似的，我們對(duì)來(lái)自實(shí)驗(yàn)中光度計(jì)值和來(lái)自仿真計(jì)算的對(duì)比度值做了比較。為了繼續(xù)下一步，更準(zhǔn)確計(jì)算對(duì)比度，我們做了仿真實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，畫出計(jì)算機(jī)圖形。例如評(píng)估太陽(yáng)幻影的位置和強(qiáng)度。然而更多詳細(xì)的信息，如太陽(yáng)光幻影的位置和外在表現(xiàn)不能照原來(lái)的方法評(píng)估。圖9 關(guān)于對(duì)比度的仿真與試驗(yàn)結(jié)果為了證實(shí)光學(xué)評(píng)估是可取的

9、，我們?cè)谝粋€(gè)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(shí)驗(yàn)是一樣的，考慮到下列事項(xiàng)會(huì)影響太陽(yáng)光線方向，以至于太陽(yáng)幻影會(huì)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(lái)代替太陽(yáng)光。在這個(gè)模擬的結(jié)果中，led在亮和滅的對(duì)比度是1.21。當(dāng)平行光的照明度是55000。這意味著太陽(yáng)幻影效果就被放大，這是由于評(píng)估的對(duì)比度少于3.0。為了不僅評(píng)價(jià)太陽(yáng)幻影的外在表現(xiàn)，且太陽(yáng)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(guò)比較圖10和圖11，cg圖可

10、以充分評(píng)估太陽(yáng)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(yáng)光強(qiáng)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(duì)比度為3的cg圖。一部分太陽(yáng)光在一些剎車燈上產(chǎn)生了影響。但是測(cè)試者能辨認(rèn)出剎車燈是亮的。圖13表明的是對(duì)比度為2.6的cg圖。對(duì)比度和cg能夠反映太陽(yáng)光強(qiáng)度的不同，且cg圖展示了太陽(yáng)光幻影的影響。圖14是對(duì)比度1.1的cg圖。它說(shuō)明了由于太陽(yáng)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(gè)不同條件。圖10 模擬燈 圖11 量產(chǎn)燈 圖12 3.0時(shí)cg的對(duì)比圖 圖13 2.6時(shí)cg的對(duì)比圖 圖14 1.1時(shí)

11、cg的對(duì)比圖5. 討論仿真讓評(píng)估變?yōu)榭赡?。在設(shè)計(jì)階段，由光的數(shù)量（對(duì)比度）和可見(jiàn)性（cg圖）決定的太陽(yáng)光幻影。除去定量的分析，在cg圖研究中，我們能更加好的評(píng)估太陽(yáng)光對(duì)車燈的影響。因此這會(huì)使可行性研究在設(shè)計(jì)階段變得更準(zhǔn)確。且在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)師通過(guò)對(duì)比度和cg圖，能更輕易的判斷出有沒(méi)有太陽(yáng)幻影的出現(xiàn)、是否有必要改變?cè)O(shè)計(jì)和透鏡的顏色。然而，對(duì)比度值超過(guò)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(duì)比度在3.0。尤其是，特有的led光源有很強(qiáng)的方向性。因此比起球狀電燈泡，使用起來(lái)會(huì)有更多的不利情況。例如在有雪的路上和晴朗的天氣里，對(duì)比度就很男超過(guò)3.0.剎車燈越亮，剎車燈就會(huì)產(chǎn)生眩光。因此我們不僅要考慮對(duì)比度，而且要其它方面也不能忽略。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，大部分測(cè)試者可以通過(guò)對(duì)比度的改變，發(fā)現(xiàn)燈有所變化。但是如果他們沒(méi)能看清透鏡的顏色，這就很難辨別車燈是否亮著的，因?yàn)闇y(cè)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l(shuí)ed燈的標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)分析顏色的變化，未來(lái)cg圖的質(zhì)量將會(huì)提高。6. 結(jié)論在這篇論文中，用一個(gè)led光源和外透鏡剎車燈做樣品