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车灯增透膜设计和虚拟评测
日期：2025-06-15 00:12
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摘要：车灯增透膜设计和虚拟评测
车灯增透膜设计和虚拟评测
简介：前照灯的路面光通量是照明质量的重要评价指标。在相同照明设计下，通过增加抗反涂层，可以提高前照灯外灯罩和透镜的透过率，从而提高路照光通量。本文提出一种汽车前照灯宽光谱增透膜的设计及优化方法，并通过仿真评价增加涂层后前照灯的路照效果及外观视觉效果。
-引言-汽车前照灯对于驾驶者夜间驾驶尤为重要，评价一个汽车前照灯路面照明效果好坏的重要指标是路面光通量，所以设计者不断的通过光学设计提高前照灯的光学系统效率，提高光源的亮度和光通量，提高散热设计来提高路面的光通量。随着汽车前照灯的智能化，汽车前照灯系统越来越复杂，电子零件越来越多。在不断缩小的设计空间下，塞满这么多电子期间，同时又要考虑散热的要求。给提高汽车前照灯的路照光通量带了巨大的挑战。往往为了多增加几十流明的光通量而选择了成本更贵的散热方案和光学方案。
通过在前照灯的光学器件增加增透膜的方法，提高光学零件的透过率，从而提高光学系统的路面光通量。但是传统的汽车前照灯增透膜设计只考虑了单波长，并没有针对汽车照明常用的光源进行宽带增透膜设计，也没有考虑人眼视觉函数对结果的影响。本文提出一种方法，利用计算机辅助软件设计宽带增透膜，并考虑光源光谱特性及人眼视觉特性，利用计算机辅助软件进行了虚拟评测。
-膜系设计理论-
增透膜的设计原理是利用光的干涉原理，通过膜层上下界面的反射光相互抵消来减少反射。通过能量守恒我们可以得知，入射光的总强度=反射光的强度+膜层吸收的光强度+透射光的强度（由于膜层的吸收率极小，可忽略），由于反射光的强度降低，透射光的强度得到了提高，从而达到了增透的作用[1]。因此膜层上下界面反射光的光程差应满足如下公式：
式中：n₁为膜层的折射率；d₁为膜层的厚度；λ₀为中心波长。
同时，膜层的折射率n₁应介于空气和基材折射率之间，并满足如下公式，所以
为入射介质的折射率；n₁为所选膜料的折射率；n₂为基材的折射率。
-设计方法-
本文使用AnsysLumerical来设计单层膜的*佳厚度，并考虑目前广泛使用的LED光源光谱，叠加人眼视觉函数的权重，以及多个入射角度的影响，获得*佳的增透膜厚度。
图3分析流程
本文主要仿真分析以下三种优化目标方案下的结果：
•方案一：考虑550nm，垂直入射角度下的透过率*大
•方案二：考虑LED宽光谱，以及0-90°入射角度下的透过率*大
•方案三：考虑LED宽光谱，0-90°入射角以及人眼视见函数加权下的透过率*大
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上海卷柔新技术光电有限公司是一家专业研发生产光学仪器及其零配件的高科技企业，公司2005年成立在上海闵行零号湾创业园区，专业的光电镀膜公司，技术背景依托中国科学院，卷柔产品主要涉及光学仪器及其零配件的研发和加工；光学透镜、反射镜、棱镜，平板显示，安防监控等光学镀膜产品的开发和生产，为全球客户提供上等的产品和服务。
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