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。

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。

利用圆环形LED光源阵列结构, 结合反射杯与自由曲面透镜的混合型配光, 设计了可以实现对汽车前照灯远光和近光同时配光的光学系统。对经反射器聚光后的光线及配光屏幕进行了适当的网格划分, 根据能量守恒定律, 建立了出光角、自由曲面透镜与配光屏幕之间的坐标关系。结合折射定律, 通过迭代计算得到自由曲面透镜上的点坐标, 并使用三维建模软件得到透镜模型。利用Tracepro软件对光学系统模型进行了光线追迹。结果表明, 所设计的光学系统可以同时满足GB 25991-2010《LED前照灯标准》对LED前照灯远光和近光的配光要求, 与传统的LED前照灯相比, 能耗可降低至原来的75%。

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)。

LED光源作为汽车照明系统的一门关键技术, LED汽车前照灯的配光设计是一个具有挑战性的研究课题。根据光通量及色度指标的要求选择LED光源, 采用抛物面反射器并结合两者的偏移与旋转来分析光分布。每个LED光源拥有独立的光学系统, 并负责配光屏上不同区域的照度, 近光系统采用8个LED, 远光系统采用10个LED。用CATIA三维设计软件画出组合反射器模型图, 通过光学软件Tracepro反复调用不同的模型来追迹光线得到最后的配光效果。设计中无需配光镜、挡光板以及复杂的计算程序, 设计周期短、配光效果好, 给出的配光模拟照度值完全符合最新出台的GB4599-2007标准。

阐述汽车前照灯在会车时进行远光/近光自动变换的设计思路，以及会车时自动变光距离可调的控制电路设计，控制系统还包括能根据环境亮度自动开启近光或远光灯的前照灯自动开灯／延时关灯的电路设计.该项技术具有支持手动/自动变光2种模式、设计简单可靠、性能稳定、施工方便和成本较低等特点，适合于汽车照明灯光系统的改造.

针对当前发光二极管(LED)灯具的高效率要求和汽车前照灯出射光束特点,根据非成像光学理论建立了新型LED抛物反射器优化设计的理论模型,实现了反射杯光能利用率的最大化和前灯出射光束的不对称光强分布,进而依据该模型设计了新型反射式LED汽车前照灯光学系统。利用TracePro软件对所设计的系统进行光线追迹仿真,结果表明不考虑反射率损失时的反射器光能利用率可达96%以上,在25 m测试屏上近光出射光型具有鲜明的截止线,左右视野宽度大于15 m;远、近光分布符合国标要求,且整灯外形结构尺寸仅为160 mm×80 mm×30 mm。