提出了一体化LED汽车前照灯光学系统设计方法，并设计出同时用于前照车灯远、近光配光的非对称双自由曲面透镜。采用变焦距椭球面反射器、非对称双自由曲面透镜对光源发出的光线进行配光，可使近光的照明宽度达到16 m。仿真结果表明，该前照灯的远光和近光各点所要求的照度值和光型均满足国标，并且光斑的色温稳定。所设计的光学系统体积为传统前照灯光学系统的一半，符合紧凑化车灯设计要求。

提出了一种采用反射式远程激发荧光粉结构的前照灯激光白光光源。反射式激发荧光粉的结构使得在大功率照明情况下荧光粉可以被及时散热。由于激光二极管的光束集中，能量密度高，在荧光粉片中添加了二氧化硅(SiO2)微粒，增强了散射作用，通过仿真分析了荧光粉和SiO2微粒对光源光色参数的影响，并验证了散热结构的有效性。根据所设计的结构制作了激光白光光源，测试结果表明该光源的光色参数满足汽车前照灯光源的标准要求。

针对旋转抛物面反射器头灯近距离存在中心暗斑的现象, 提出平面大角度光源、平面大尺寸光源以及立体光源三种基于LED光源封装方式的解决方案, 并对其分别进行建模仿真。仿真结果显示, 立体光源对头灯近距离中心暗斑现象有明显改善作用。研究立体光源不同的凸起中心高度对头灯近距离光强分布的影响, 并制作出4种不同凸起中心高度的立体光源实物。结果表明, 凸起中心高度为0.9mm的立体光源安装在旋转抛物面反射器头灯内时, 其在25cm目标面上的照度均匀度由之前的9.6%提高至93.2%, 改善效果显著。

在密闭狭小空间,散热问题是制约大功率LED在汽车大灯领域发展的因素之一。提出了一种用于汽车LED大灯的以铜粉为烧结芯的平板微热管组散热装置,针对车灯运行的不同工况,研究了热阻、环境温度及翅片组上的对流换热系数等参数对散热器性能的影响,最后进行了微热管车灯散热实验。结果表明:正常工作环境下,当LED灯的功率为60 W时,LED结点温度为67 ℃,散热器的热阻稳定在0.61 K/W;复杂环境和高功率工况下,LED结点温度都低于120 ℃,在翅片上的对流换热系数大于80 W/(m ²·K)后,LED结点温度趋于平稳。同时,实验验证了散热器的性能,在输出功率为50 W的情况下,热管式散热器LED结点温度为58 ℃,说明该新型热管式散热器能满足汽车LED大灯散热的要求。

为了使得汽车前照灯的色温和亮度可变, 在各种恶劣气候条件下都能达到最佳照明效果, 研究并设计了一种色温可调式汽车RGB激光模组, 着重说明了其色温计算模型, 介绍了其驱动控制模块、散热模块和光学模块, 对比了RGB三色激光之间光效大小, 建立了光通量与电流的函数关系, 并对RGB激光模组进行色温控制实验验证和光分布扫描。结果表明, RGB激光模组的色温的控制误差小于5%, 且其光分布可满足GB-25991要求。

为了使车辆驾驶员在夜间能够得到充足的照明, 并且避免对面会车司机眩目, 设计了具有明暗截止线的近光系统。根据GB25991-2010汽车用LED前照灯配光标准, 尝试使用大功率白光LED和结构简单、光学利用率高的自由曲面反射镜(FFR)来实现前照近光灯的设计。以非成像光学为理论基础, 建立了LED光源出射光角度和照明面上坐标的对应关系, 结合折反射定律计算自由曲面上点的坐标。合理划分基础面, 并优化调整各子面的面型数据, 实现配光要求。采用3颗LED共同实现近光功能, 每颗LED均有各自独立的光学系统。测试结果表明: 设计的光学系统效率达到54%, 且近光截止线清晰, 满足标准对各测试点照度的要求。

随着LED光源技术及应用的发展，其在汽车照明市场中所占的份额也逐年增大。目前，市场上大多采用多个模组LED光源及其分别的结构设计汽车近光灯和远光灯，再由这些汽车LED近光灯和远光灯组合成不同车型的汽车LED前照灯，这种方法设计的汽车前照灯体积大、功耗大、成本高、适用车型少。提出了一种以单模组LED光源的一体式汽车前照灯系统的光学设计方法，使用一个LED光源模组和一组反射器的组合来满足远光和近光的照明的要求，仅仅通过光阑板的切换来达到近光和远光照明的目的，重点通过光学仿真软件模拟仿真的方式，通过对比研究不同光学结构设计方式来确定最后的设计方案。最终给出了一个效率较高、体积较小、应用范围广泛、照明效果好、适用于多种车型的一体式汽车前照灯的设计方法。

汽车前照灯主要是提供司机驾驶时前方的路面照明，保障行车的安全，它是汽车的重要组成部分。汽车前照灯在结构上一般有光源、反射器、配光镜三部分。分别从这三部分的原理、国内外研究进展、相关的法规和配光检测、前照灯的分类等方面展开论述，分析了几种新颖的LED前照灯设计，总结了前照灯设计的一般步骤，介绍了当前热门的自适应前照灯系统(AFS)。

针对大功率阵列LED车前灯的散热节能问题，以计算流体动力学为理论依据，采用Ansys-icepak建模，仿真时以模型几何参数为变量、模型最高温度和质量为约束函数、模型热阻为目标函数，分别对LED汽车前照灯的插片式鳍片、圆柱式鳍片两种被动散热结构单模组进行设计、仿真和优化，结果表明，在初始环境温度85 ℃的相同边界条件下，优化后的插片式鳍片模型重量0.2756 kg、最高温升12.52 ℃、热阻1.026 ℃/W，优于圆柱式鳍片模型，且符合LED车灯散热标准。整灯设计时，在车灯组前方底部设置进气格栅，在后上侧设置出气口，利用汽车向前行驶而产生的反方向风速加强内部对流，使车速在一档内的2 m/s时整体温升就低于10 ℃，有效提高了散热效率。