车灯仿真介绍01:太阳光聚焦仿真分析

透镜式设计带来的问题

透镜式的设计在车灯设计中在光学设计方面有独特的优势,同时在视觉效果上也给汽车带来了“画龙点睛”。但是在透镜大灯的普及应用中,出现了一些新的困扰。

透镜大灯在市场检验过程中,偶有反馈装饰框出现原因不明的条状区域烧伤,经过工程师们的分析,后来确定烧伤原因来自太阳光灼烧。

装饰框出现太阳光聚焦灼烧

透镜因为其凸透镜原理,可以对平行射入的太阳进行折射聚焦。如果在透镜下方正好设计存在一些辐射吸收率较好的零部件,将在辐射光斑区域产生高温区,进而发生灼烧损坏。

透镜的折射聚焦

设计流程中规避风险的方式

有了前车之鉴后,汽车灯具研发的工程师们,就开始考虑在灯具研发过程中对这种太阳光聚焦的风险进行规避。在灯具设计初期,可以通过数值仿真的方法,模拟太阳光聚焦对灯具零部件带来的聚焦效应;此外,在量产前可以用样件进行模拟太阳光照射的实验进行风险验证。

太阳光聚焦数值仿真
车灯模拟太阳光照射的试验

数值仿真聚焦分析

在太阳光聚焦仿真过程中,可以模拟太阳光在车灯前部左右90°,高度90°范围内的各个角度入射的太阳光,在灯具中的光线传播后,对灯具带来的热辐射吸收后的温度影响,从而快速分析太阳光聚焦的风险。

太阳光照射的方位角范围
数值仿真可以仿真各个角度太阳光照射下的光学、温度仿真
全角度扫描仿真后得到的装饰件最高温度表

【1】太阳光聚焦对汽车大灯的“作用”

【2】GMW 14906 Lamp Development and Validation Test Procedures

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