汽車照明設(shè)計中的虛擬光源

　　大多數(shù)汽車照明系統(tǒng)使用非成像光學(xué)系統(tǒng)，包括光學(xué)元件和一個真實(shí)光源。在進(jìn)行照明系統(tǒng)設(shè)計時，使用虛擬光源需要用到額外的光學(xué)元件來構(gòu)建一個虛擬光源，這可能會使設(shè)計過程更為復(fù)雜。但是這種方法打破了傳統(tǒng)汽車照明設(shè)計的限制，為汽車前照明和照明系統(tǒng)提供新的方法來構(gòu)建光照模式，豐富了造型的自由度。本文將簡單介紹虛擬光源的成像原理，并通過兩個車燈的例子來具體描述虛擬光源為汽車照明設(shè)計帶來的優(yōu)勢。

    首先，根據(jù)物體位置的不同，我們可以利用凸透鏡和反射鏡來構(gòu)造虛像，虛像是一個由真正的光源形成的圖像，不產(chǎn)生光，但似乎光線是從那里來的，也無法映射到屏幕上。而虛擬光源就是汽車車燈光源的一個虛像。

　　從下圖我們可以清晰地看出，通過凸透鏡或者反射鏡的運(yùn)用，光源可以從遠(yuǎn)離耦合反射鏡的一端移動到靠近反射鏡的一端，從而大大地節(jié)省了車燈的設(shè)計空間，使車燈有更緊湊的結(jié)構(gòu)。如果各項參數(shù)能夠契合的話，最多可以在寬度上縮短一半，這使得定義光源位置時有更多自由，促進(jìn)了新設(shè)計方案的誕生。

　　虛擬光源可以廣泛地運(yùn)用在汽車的各類車燈設(shè)計中，比如頭燈、尾燈、霧燈和信號燈。

　　在尾燈設(shè)計中，大致的光路圖如下：

　　真實(shí)光源發(fā)射出的平行光擊中拋物面反射鏡，通過拋物面反射鏡生成虛擬光源，耦合反射鏡以虛擬光源為物像產(chǎn)生鏡像，從而創(chuàng)建出所需的光分布。本次實(shí)驗(yàn)中所用的真實(shí)光源為5流明的LED燈，而從測試儀器中可檢測到4.52流明，也就是說，超過90%的發(fā)光通量被有效利用，這對于尾燈來說是很有必要的一個特點(diǎn)。

　　而在霧燈設(shè)計中，大致的光路圖是這樣的：

　　真實(shí)光源發(fā)射出的光擊中平面反射鏡,平面反射鏡就像復(fù)制粘貼一樣生成鏡像——虛擬光源，耦合反射鏡以虛擬光源為物像產(chǎn)生鏡像，從而創(chuàng)建出所需的光分布。本次實(shí)驗(yàn)中所用的真實(shí)光源為LED燈，在霧燈設(shè)計中最看重的不是發(fā)光通量利用率，而是虛擬光源的截止線是否清晰，下圖可以看出此設(shè)計使得霧燈中間部分和周邊部分的截止線較為鋒利，這樣既可以讓中間部分發(fā)光明亮，又可以避免眩光對周邊路人產(chǎn)生不利影響。

　　總而言之，在汽車照明設(shè)計中利用虛擬光源可以提高光源定位和車燈造型的自由度，促進(jìn)新設(shè)計方案的誕生，同時不同的設(shè)計還可以滿足不同車燈所需的要求，創(chuàng)建合適的光分布。有了這樣的設(shè)計新方案，照明開發(fā)人員創(chuàng)造用于汽車車燈的高效的創(chuàng)新型燈設(shè)計時有了全新的選擇。