对于此次简报，我们首先来简单的讨论下有关汽车尾灯设计的ECE（联邦标准）规格标准，然后我们再着重讲解LED光源的刹车灯设计—两种设计方法：边缘侧发光导光管设计和小镜面反射器设计。

    汽车尾灯的功能包括:转向指示、刹车指示、停车指示、位置指示、倒车指示、以及后雾灯。

    有时也需要:

    – ECE规格标准中规定：在车尾中央较高位置也需要安装刹车灯

    – 车牌照明

    此次简报我们只考虑刹车灯设计

图1：各类灯的位置排布

    下图所示几种灯点亮后的真实效果图(Prius C)。对于这辆车而言, 刹车灯使用红色LED,转向灯为琥珀色。而在FMVSS 标准中，转向灯应为红色。

图2：各类灯点亮效果     

相关规范：

– 联邦机动车辆安全标准和法规 (FMVSS)—美国联邦标准

– 汽车工程师学会 (SAE)—灯具的规格, 研究和数据统计, 但不具有法律约束力，在北美尤为重要

– 加拿大机动车安全标准(CMVSS)

– 联合国欧洲经济委员会内陆运输部门(ECE)

– 大多数国家采用ECE规范.

– 日本大多数都遵循ECE规范，但日间行车灯规范除外。

    下图为ECE尾灯设计的重要规格指标：

图3：ECE尾灯设计规格指标

ECE刹车灯光强要求：

    19 个测试点，每个测试点必须在标准MAX和MIN值之间。此外，根据相关要求还需要：

– 垂直方向:一些光需要传播方向在+/-15º

– 水平方向:一些光需要传播方向在+/-45º

图4：强度测试点位置

图5：强度测试点允许范围值

亮度可视化：

    所谓的亮度就是人眼对光的强度感受，单位：lumens/sr/m^2。在此次讨论系统中光除了要达到相应强度测试点的要求，被观察者看到的空间分布也很重要。 还需要考虑人眼分辨率（我们将根据30弧秒的角敏度来设置接收器上网格大小划分）。之后需要选择一个观察距离（这里我们选择3米）。

这次设计工作的相关规格要求：

主要规格指标:

   – 设计必须通过ECE S1刹车灯强度标准

   – 令人满意的空间分布

次要目标: 效率

光源选择：厂商提供的LED光源

优化方法:

   – 使用45°半锥角（人眼张角）优化空间分布

   – 优化目标使用平均亮度

   – 还要优化出射光的角扩散分布以匹配相应的强度分布

使用 LightTools 创建光学模型。

LED光源选取：

   – 使用高功率红色LED以便达到设计规格指标要求

   – 选择OSRAM Golden DRAGON, LR W5SM-HZJZ-1-1

   – 此LED为单芯片，发光面约为1mm x 1mm

   – 光源输出功率: 39 – 71 lumens

   – 配光曲线分布近似朗伯分布

   – LED制造商提供5M根光线数据光源文件

图6：LED光谱分布图

图7：LED配光曲线分布图

CAD 结构设计：

    尾灯的初始结构设计由CAD软件完成(此次案例使用SolidWorks软件) 。

图8：模型参数描述

图9：CAD模型的灯具区域划分（用于放置不同灯具）

图10：划分完成后的模型

(1)完