汽车光源的应用现状研究论文

一、 半导体发光二极管工作原理、特性及应用 （一）LED发光原理 发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光! 假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。 理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关，即����λ≈1240/Eg（mm） 式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在～之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。 （二）LED的特性 1．极限参数的意义 （1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。 （2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。 （3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。 （4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。 2．电参数的意义 （1）光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长，该发光管所发之光中某一波长λ0的光强最大，该波长为峰值波长。 （2）发光强度IV：发光二极管的发光强度通常是指法线（对圆柱形发光管是指其轴线）方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为（1/683）W/sr时，则发光1坎德拉（符号为cd）。由于一般LED的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉(mcd)作单位。 （3）光谱半宽度Δλ:它表示发光管的光谱纯度.是指图3中1/2峰值光强所对应两波长之间隔. （4）半值角θ1/2和视角：θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向（法向）的夹角。 半值角的2倍为视角（或称半功率角）给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线（法线）AO的坐标为相对发光强度（即发光强度与最大发光强度的之比）。显然，法线方向上的相对发光强度为1，离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。由此图可以得到半值角或视角值。 （5）正向工作电流If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在·IFm以下。 （6）正向工作电压VF：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在IF=20mA时测得的。发光二极管正向工作电压VF在～3V。在外界温度升高时，VF将下降。 [Page] （7）V-I特性：发光二极管的电压与电流的关系可用在正向电压正小于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光。当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，发光。由V-I曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。正向的发光管反向漏电流IR<10μA以下。 （三）LED的分类 1．按发光管发光颜色分 按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。 根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。 2．按发光管出光面特征分 按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1；把φ5mm的记作T-1（3/4）；把φ的记作T-1（1/4）。 由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类： （1）高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。 （2）标准型。通常作指示灯用，其半值角为20°～45°。 （3）散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为45°～90°或更大，散射剂的量较大。 3．按发光二极管的结构分 按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。 4．按发光强度和工作电流分 按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED（发光强度<10mcd）；超高亮度的LED（发光强度>100mcd）；把发光强度在10～100mcd间的叫高亮度发光二极管。

汽车前照灯是在夜间行驶的主要照明装置，远近光形的好坏和照射方向对汽车夜间安全行驶起着重要的作用。下面是我整理的汽车前照灯技术论文，希望你能从中得到感悟!

汽车前照灯检测技术探讨

摘要：汽车前照灯是在夜间行驶的主要照明装置，远近光形的好坏和照射方向对汽车夜间安全行驶起着重要的作用。因此，为保障机动车运行安全，应对前照灯的有关性能进行严格检验。本文就汽车前照灯远近光检测技术进行了分析。

关键词：汽车;前照灯;检测

中图分类号：U46 文献标识码：A

前照灯是汽车在夜间或在能见度较低的条件下，为驾驶员提供行车道路照明的重要设备，也是驾驶员发出警示、进行联络的灯光信号装置。所以，前照灯必须有足够的发光强度和正确的照射方向。目前各大汽车检测站普遍采用先进的CCD成像技术和DSP图像处理相结合的方法进行汽车前照灯远近光的检测，从而达到汽车前照灯的自动跟踪光轴、发光强度、远光中心坐标、近光拐点坐标以及光轴偏角等特征参数的检测。

1 汽车前照灯远近光发光特点及作用

前照灯远光灯的发光特点

为了防止前照灯对司机和路人造成眩目，前照灯的灯具需要经过特别的设计，使灯具的发光性能达到一定的标准。所谓发光特性是指灯具发射可见光的光度(照射角度和发光强度)分布，其照射角度随方向而改变，常用发光强度分布曲线来表示。正常情况下，汽车前照灯远光发光特性，其光度分布如椭圆形状在上下方向和左右方向基本对称，越靠近中心点，照射度越大。

前照灯近光灯的发光特点

典型的前照灯近光的发光特性为非规则几何形状，具有明显的明暗截止线，在明暗截止线的左上方有一个比较暗的暗区，在明暗截止线的右下方有一个比较亮的亮区。其发光强度最强的区域在明暗截止线的右下方，光强最大的区域中心点，照度最大，并以这个中心点为中心，形成一定的等照度曲线。前照灯近光图可表示为图1，近光产生明显的明暗截止线，其水平部分在V-V′的左侧，右侧为与水平线向上15°的斜线或向上成45°的斜线。明暗线转折点处称为拐点。根据前照灯远近光的光形分布的特点，传统的前照灯远光检测技术以仪器检测为主，大多利用远光光斑图形的对称性，利用上下左右对称分布的光电池对光轴中心进行检测。而由于近光光斑图形的非对称性，无法使用测量远光的方法对近光进行单独检测，通常利用图像分析的办法来获取明暗截止线拐点的位置来测取远近光各个特征参数，为汽车驾驶员提供准确的数据。

汽车夜间行驶时，前照灯远光能照亮前100m处一定范围内高2m的物体，这样才能保证司机发现前方有障碍物时，及时采取制动或绕行措施，让停车距离在视距之内，确保行车安全。

2 汽车前照灯检测技术发展

汽车前照灯检测技术，从早期的屏幕观察检测，到后来的仪器检测，发展到现在用的CCD和数字图像处理(DSP)相结合的检测技术，都具备智能化、自动化检测技术水平。

屏幕法检测

简单的屏幕检测，就是在被测灯前方10m处垂挂一屏幕，在屏幕上按照标准要求画好光束照射位置点和线，把受检车辆的前照灯光打开，照射在屏幕上，用肉眼观察该光束的位置是否符合标准要求，可测近光和远光。这种方法的特点是设备简单，不需要软件处理系统，对场地和环境要求高、但效率较低，而且依赖人的主观判断的程度比较大，检测结果一致性较差，误差大。因此在大流量的检测线上，很少使用这种检测方法。

采用CCD感光检测技术

利用CCD摄像头的感光技术，将采集到的光信号转化为电信号的原理，并最终通过图像采集卡将模拟的电信号转化为数字信号，输出到计算机，由计算机数据处理系统进行处理，就可测出前照灯远光发光强度和近光偏移量。采用CCD对光检测技术，其检测精度完全可以满足国标±15′的要求。

数字图像处理DSP检测技术

这项新型的检测技术主要是把CCD摄像头采集到的模拟视频信号转化成数字视频信号，然后利用DSP(数字信号处理器)的数字视频采集卡及处理系统对数字视频信号根据需要进行数字运算和处理，以得到需要测量的参数。

从以上灯光检测技术的发展历程可以看出，随着电子技术和计算机技术的不断发展和普及，数字图像处理技术也得到了迅速的发展。到目前，各大汽车检测站用的较多的是利用CCD感光系统精确成像，采用DSP系统进行图像分析处理及电子控制技术，精确进行汽车前照灯远近光灯技术参数进行测试。DSP(Digital Signal Processing)数字信号处理具有速度快，集成度高，接口方便等特点。

3 CCD感光系统的测量原理

成像原理

利用几何光学中的物像对应关系，使远处的大范围光强分布成为较小的可测量实像，用面阵CCD作为图像传感器，可以一次得到整个平面上的光强分布。

根据GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》中屏幕法的要求，前照灯利用几何光学中的物像对应关系，使远处(10m)屏幕上的大范围发光强度(光强)分布成为较小的可测量实像(1m处成像屏上)，用面阵CCD作为图像传感器，可以一次得到整个平面上的光强分布。

前照灯可以认为是具有一定光强分布的面光源。前照灯在10m处光线会聚成像为AB。在光路中插人菲涅耳透镜组(假设等效为L)后，AB的光线实际会聚成实像为AB，如图2所示。

如果假设菲涅耳透镜的焦距为f，则有以下关系式：

选择合适比例的l和f彭阿以得到恰当的像，从而方便测量。

测量时的瞄准方式

空间角度的检测必须要获得2个点的位置，在光束偏角的测量中也不例外。在进行测之前，首先必须找到前照灯的位置或第一个光束参考点的位置。图3为瞄准前照灯方式的测量原理，这种测量方式是先利用CCD摄像头1找到前照灯的位置，然后用CCD摄像头2拍摄前照灯通过透镜成像后的光斑图像，分析其中的光轴位置(远光或近光)，得到与零点相比的偏差，从而根据标定的数据得到实际前照灯的角度偏差值。

直接对准前照灯：

这种测量方式是先利用摄像头找到车灯的位置，然后拍摄成像后的光斑图像，分析其中的光轴位置(远光或近光)，得到和零点相比的偏差，从而根据标定的数据得到实际的角度偏差值。

光强测量分析

由于在低照度下，CCD的输出电压与照度有良好的线性关系，这样CCD面元信号的数字量便可与外部光源照射到检测幕布上照度值联系起来了。根据测量时建立起来的关系数据库，根据空间采样后各像元的数字量即得出各点的光照强度。

角度测量分析

主要利用灯光(远光中心点、近光明暗截止线转角点)在屏幕上会有X的位移，经透镜成像后，在透镜像方焦平面上引起的成像点的位移X′可由CCD获得的数字化图像分析求出，进而推算出光轴偏转角度。利用远光照明的对称性，找到远光光斑的对称中心，然后在前照灯打开近光照明的条件下，模拟人眼的判断过程，对近光的拐点进行分析。同样的，在进行近光角度检测时，由于CCD图形具有分辨率高的优势，结合计算机技术，和光电池扫描的方法相比可以进行更为准确的拐点的搜寻。

结束语

综上所述，选用专业的图像处理芯片对前照灯近光光束配光图像进行分析处理，可准确确定近光光束明暗截止线转角和近光光束照射方向。

参考文献

[1]吴勇，邹颖.前照灯检测仪检测距离的探讨[J].汽车维护与修理，2005，12.

[2]赵彬.汽车前照灯检测过程中存在的问题及对策[J].无锡商业职业技术学院学报，2008，06.

点击下页还有更多>>>汽车前照灯技术论文

发光二极管最主要的特点就是省电 亮度高，汽车上主要用于前大灯和后尾灯。望采纳意见

摘要：本文介绍计算机辅助教学(CAI)的特点、开发步骤。提出掌握一定计算机知识的专业教师应加快开发相应学科的CAI课件，以计算机促进教学。关键词：CAI课件 制作步骤�分析人类学习活动的历史，先从实践、探索、总结中学习各种生存的技能。以后发展为传授与本人直接体验相结合的学习过程，从师傅带徒弟方式变成学校教授传授为主，这是教育效率提高的一大进步。但从理想的教学形式看，师傅带徒弟方式确优于学校，因为教师传授失去了个别性，使学生处于被灌输的被动地位，失去灵活指导，对创造性思维缺少引导和激励。然而师徒式教学要求师傅的数量太多，CAI可以从认知理论出发，分析学习活动的各种形式，针对不同类型知识内容激发学习者的热情和兴趣，减轻教师繁重的重复劳动，是从教与学两方面提高教学质量的好途径。� 1. CAI简介 CAI全称计算机辅助教学(Computing Assisted Instruction)，CAI的第一个系统是美国伊里诺大学在60年代开发的PLATO(Programming Learning and Teaching Operation)系统。1981年在瑞士首次召开国际CAI学术会议，此后每年召开一次。由此可见，计算机辅助教学正在全球展开和普及。一般地，CAI的特点可以归纳为以下几个方面：� (1) CAI使教学不只是灌输式，而是可以根据教学目的，将其分为讲课型、练习型、自学型、实验型等。讲课型以基本原理为主，对复杂的动态图形，如物理学中的波动的“驻波”概念，在学习中是难点。在CAI中可以利用计算机动画技术演示波的传播过程，使学生既加强理解，又生动有趣。这正符合了认知理论中“刺激椃从Α薄ⅰ按碳�反应椙炕�钡墓嬖颍�杂谥匾�母拍詈凸�剑�捎猛夹巍⑸�簟⒍��⑸�省⑸了傅纫�鹧��淖⒁猓涣废靶偷?/FONT>CAI课件辅导学生做习题或自我测试，对回答做判断并加以提示辅导。强大的人机交互当然比普通纸上测试要生动，同时教师可逐步摆脱重复劳动，利用课件批改试卷和作业，大大减少人工消耗，又能及时综合学生的错误情况，改善课件内容；实验型课件可辅导学生预习实验和检查实验结果；模拟型课件是对现实世界的模拟，如学习驾驶汽车模拟系统，再如许多贵重的实验设施，可以让学生模拟实际的使用情况，既不用担心损坏实验器具，又可以使学生更快地掌握使用步骤。� (2) CAI课件使因材施教、个别化教学真正成为可能。不同程度的学生可以区别对待，学生掌握了学习的主动权，可以复习、重学、跳跃式学习。对于学习的时间、进度、内容、分量都可以自己选择，不会因有压力而放弃学习。� (3) 集中优秀教师去开发课件，使优秀教师的水平得到普及，从而更快地提高全体教师的水平及教学水平。� 综上所述，CAI的确具有“老师讲，学生听”的传统教学模式不具备的诸多优势，也是让计算机服务于教育事业和教学工作的有力工具。因此，在高教系统中加快开发CAI课件，普及CAI教学手段，完善CAI教学设施已经成为提高教学质量的重要方法之一。谈到开发CAI课件，一般都以为那是计算机专业人员的事情，其实不然。让我们分析一下目前市场上的学习软件吧，它们主要分成以下三类：一是计算机专业人员为各种计算机软件开发的学习软件，例如：《精通VISUAL FoxPro》、《电脑教授PhotoShop》、《AUTHORWARE精通篇》等等，二是计算机专业人员为许多自身能够了解的学科开发的学习软件，例如：英语学科的背单词、语法精通，为小学、初中、高中学生开发的学习软件等等。三是杂志汇编成的电子出版物，帮助用户需要时进行查阅，例如：《电脑报》、《时尚》等。从这里可以看出，高教领域大量的学科，尤其是农、林、医、师等，依然缺少配套的CAI学习软件，使得优秀教师的经验与学识不能共享。随着许多多媒体设计软件的出现，非计算机专业人员和教师短时间开发出一个漂亮的多媒体CAI课件且发行是完全可能的。� 2. 制作CAI课件� 制作一个多媒体CAI课件一般需经过四大步骤：即脚本、素材、集成、调试。� 编写脚本� 制作一个好的多媒体课件应该目标明确、思路清晰、内容精练、易于表达，它能大大提高软件制作的质量和效率。� ① 文字脚本� 对于一个CAI课件，首先要进行需求分析，即确定课件名称、课件功能、使用对象等，明确是讲课型、练习型、模拟型还是实验型或兼有几种。其次要进行目标分析，即对使用本软件的用户群要有较详细的分析了解，比如年龄特征、心理特征、知识结构、用户需求等。再次要进行内容分析，即根据需求确定软件内容并且划分出明显的层次结构。然后进行策略制定，即指定软件的表现形式，如目录索引、游戏探索等，保证课件有美观的界面和方便的交互操作，最后进行脚本编写，即指明哪些是必须显示的重要文字，哪些是作为话外音的文字，哪些是动画、图像、声音所需的说明型文字，形成文字脚本。� ② 创作脚本� 创作脚本编写的好坏决定了能否忠实地体现文字脚本的内容，又易于计算机的表达，是软件制作的关键。首先应根据具体内容选择用什么媒体，并非多用动画、录像就是好软件。声音的选择要将背景音乐和解说区分开来，并分别设置按纽控制开关，以增加交互性。其次软件开发者要有条有理的组织各类媒体信息，例如组织一个光盘的内容，根目录放什么，放置几个子目录，文件名和目录名怎么确定，最忌讳的是文件存放混乱，自己都不知道什么文件放在哪。� 收集加工素材� 多媒体素材的收集要靠平时的积累，如好的图片、好的MIDI音乐等。目前有许多工具可以对已采集到的素材进行加工，主要有四大类：� ① 图片加工工具 一般较好用的是Adobe公司的PhotoShop软件，可进行各种效果处理、美术字处理、色彩空间变换及格式文件转换等等。� ② 动画制作工具 AutoDesk公司3D Studio是目前在微机上制作三维动画的最佳软件，可以生成.AVI的Windows视频软件。� ③ 声音编辑工具 Windows自带录音机程序和一般附带的录音程序都有简单的波形音频文件的能力，实现截取、复制、粘贴、合并、改变音量和播放速度等。� ④ 视频编辑工具 Adobe公司的Premiere是较好的一个，可以将多幅静画连续并配音，生成.AVI、.MOV、.FLC等多种视频格式文件等功能。� 多媒体集成� 选择多媒体集成工具应尽量采用Windows版本，采用国际级大型多功能软件，因为它们使用方便、支持较多媒体。目前常用的多媒体集成工具

发光二极管：发光二极管,具有休积小、耗电少、光色多、耐振动、寿命长等特点;与普通二极管一样,具有单向导电的特性。利用它的这些特点和特性,可以做成各种机动车辆的显示及测试装置,新颖别致,引人注目。

特点：