基于Ansys Speos的薄透镜近光灯设计实战

近光灯是最重要的车灯功能，常见近光灯多为反光碗投射式，其纵向尺寸在50mm以上。随着汽车造型的不断进化，前大灯（包括近光灯）总成越来越趋向于扁平化发展，这就要求近光灯模组尽可能缩减纵向尺寸。

目前市面上很多的车型都抛弃了反光碗式的前大灯，将纵向尺寸做到了30mm以内，不仅外观更加前卫，也节省了很多空间。

本文基于Ansys speos列举了两种不同薄透镜近光灯的设计方案，两种近光灯都采用了“聚光透镜+投射透镜”的设计思路，方案一使用遮光片生成截止线、方案二使用全反射面生成截止线。

方案一

设计思路：
准直透镜聚光à聚光器调整光型à遮光片生成截止线à投射放大

设计流程：

1.建立准直透镜：
为了更高效的利用光源，使用准直透镜放置在光源正前方，调整其开口大小及入光距离。

2.建立聚光器：
需要通过聚光器来调整光型，使其宽度增加，高度收窄，同时为了确保尽可能高效的利用光，要尽可能减少通过聚光器侧壁透出的光，因此聚光器需要做的狭长。如果使用多颗LED+多个准直透镜并排排列，可以大幅度减小聚光器长度

3.建立遮光板：
根据法规要求的测试点，在贴近聚光器出光面的位置建立遮光板，遮光板与聚光器的上下两个边缘相互重叠一部分。

4.建立投射透镜：
以遮光板中心为焦点建立投射透镜。调整投射透镜的尺寸和距离使得大部分光可以透过透镜，并可以得到一个大小合适的投射光斑。最后纵向裁切，得到一个薄透镜。

5.光路及法规校验

6.方案一存在的问题：
使用单颗LED的时候整个模组X方向尺寸过大
受限于投射透镜尺寸，光的利用率一般

方案二

设计思路：
透镜生成平行光à全反射面生成截止线à投射放大

设计流程：

1.建立聚光透镜
使用聚光透镜将LED发出的光汇聚为平行光，焦点为LED的发光中心，调节透镜尺寸以保证尽可能多的光进入透镜。

2.建立全反射面：
全反射面的倾斜角度可以使经由透镜射出的光可以朝前方射出，因此需要入射光和反射光共同绝决定。

需要在全反射面上切割出截止线的形状。

3.建立投射面：
首先建立一个规整的立方体厚壁件，再以全反射面中心为焦点建立投射透镜。提取投射透镜的屈光面，用来裁切厚壁件以得到投射面。调整投射面的位置以得到合适尺寸的光斑。

4.光路及法规校验

5.方案二存在的问题：
使用单颗LED的效果好于多颗LED
模组光源位置对Z方向的空间要求比较大
LED与透镜、透镜与厚壁件之间的装配要求比较高