汽車前霧燈結構設計及配光性能

宮麗男

(長春職業技術學院 工程技術分院， 吉林 長春 130000)

汽車前霧燈結構設計及配光性能

宮麗男

(長春職業技術學院 工程技術分院， 吉林 長春 130000)

采用PSX24W光源模塊設計了汽車前霧燈的機械機構，進行了光通量以及配光性能的研究，通過防水、熱循環以及振動試驗來測試前霧燈的配光特性，仿真及實驗驗證了該汽車前霧燈滿足設計要求。

前霧燈； 結構設計； 配光性能

0 引 言

傳統前霧燈由于光源輻射高，反射鏡材料采用壓鑄鋁造成了大量的能源消耗及環境污染，已不能滿足汽車對照明系統節能環保的要求。隨著汽車技術的不斷提高，研究成本低、節能環保的汽車前霧燈愈發顯得重要，汽車前霧燈的光通量及配光性能的好壞直接影響到車輛和人身的安全。光源的光通量表征著光源的發光能力，是光源能效評價的重要指標，對產品質量控制十分重要。通常采用球型光度計測試光源的光通量。而汽車前霧燈配光設計是前霧燈設計的重中之重，關系到安全性、燈具的性能以及是否符合相關法規的要求。文中分別對汽車前霧燈的機械機構、光源光通量以及配光性能進行了研究，通過防水、熱循環以及振動試驗來測試前霧燈的配光特性，經仿真及實驗驗證,所設計的汽車前霧燈滿足設計要求。

1 汽車前霧燈結構設計

現有的汽車前霧燈一般用H1燈泡(55 W)或H3燈泡(55 W)作為光源，由于光源熱輻射高，反射鏡制造通常使用壓鑄鋁，但是鑄鋁反射鏡在成型和表面處理過程中造成大量的能源消耗和環境污染,且整車在使用過程中由于前霧燈重量較重及光源功率較大,導致CO2的排放高、能源消耗大。為了提高汽車前霧燈的使用率，從降低前霧燈系統開發成本的角度入手，采用模塊化設計方式設計了合理的機械結構分布和零件安裝方法，完成了結構可靠、體積小巧的汽車前霧燈,有效地降低汽車照明系統的成本，增加應用性。文中所采用的光源為PSX24W光源[1]，其光源重量為100 g，尺寸90 mm×100 mm，與其它前霧燈光源相比具有明顯的優勢。設計的前霧燈結構[2]如圖1所示。

圖1 前霧燈結構示意圖

2 前霧燈光通量測量

光源的光通量表征著光源的發光能力，是光源能效評價的重要指標，對產品質量控制十分重要。通常采用球型光度計測試光源的光通量[3]，積分球為一中空球殼，內壁和球內物件(如擋屏、導線、燈座等)被均勻涂上了一層白色漫反射涂料，設置擋屏，大小以遮住窗口使之不被光源發出的光線直射。光在積分球內經均勻漫反射涂層多次反射，其壁上的漫射照度與其接收到的光源的光通量成正比。積分球結構如圖2所示。

1.積分球； 2.燈桿及導線； 3.擋光板；4.窗口雙面毛玻璃； 5.可變光欄； 6.快門；7.檢流計； 8.硒光電池； 9.掛光片； 10.中性減光片

用積分球法對汽車燈泡進行光通量測量需要使用積分球,把標準光源和待測光源先后放在球內,在球的測量窗口處用光電接收器及示數儀表分別接收到光的多少進行比較來確定待測量光源光通量大小[4]。測得的PSX24W光源光通量與H8和H11光源進行了對比，對比結果顯示PSX24W光源光通量滿足汽車照明要求。對比實驗如圖3所示。

圖3 光通量實驗對比圖

3 汽車前霧燈的配光性能

人員在檢測車燈時，需要對車燈進行評價，車燈的性能和使用效果除了可以通過觀察燈具投射的光斑質量外，車輛燈具的配光性能是另一個非常重要的評價標準[5]。車燈的配光性主要指車燈的照明效果使用數字量化來表示，并依據標準對量化結果進行分析，分析結果可以直接輔助設計車輛燈具，生產出高效、安全的車燈，直至認為光型指標能夠滿足設計要求。配光性能測試必須在專門的配光暗室中進行，室內雜光應控制在0.01 Lx以下，室溫在(20±5) ℃，相對濕度不超過80%。配光性能應在前霧燈基準中心前25 m，過中點的鉛垂配光屏幕上測定[6]。被測前霧燈裝在測試轉臺上，燈具基準點要與照準激光束的光斑重合，基準軸要經過中點與配光屏垂直[7]。配光屏幕上照射度測試的有效面積應包含在邊長為65 mm的正方形內。在需要點燃燈泡進行測試時，必須在燈泡通電至少1 min后才能測取檢驗數據[8]。汽車前霧燈配光性能分析如圖4所示。

圖4 汽車前霧燈配光性能分析

從圖中可以看出，光源在距離前霧燈基準中心前25 m的配光屏幕上進行測定，光源在坐標(0.30,-3.30)上達到最亮點5.7 Lx，滿足前霧燈設計要求，在直徑為90 mm的條件下，使用PSX24W光源可以滿足ECE R19 B及SAE標準要求。

4 實驗分析

通過防水試驗、熱循環試驗以及振動試驗來測試汽車前霧燈的配光性能，測試電壓13.5 V，測試電流為1.8 A，測量標準依據GB 4660-2007進行測試，測試數據見表1～表3。

表1 經過防水試驗測試的汽車前霧燈的配光性能

表2 經過熱循環試驗來測試汽車前霧燈的配光性能

表3 經過振動試驗測試的汽車前霧燈的配光性能

5 結 語

為了提高在汽車前霧燈上的使用率，從降低前霧燈系統開發成本的角度入手,采用模塊化設計方式設計了汽車前霧燈的機械結構，并對汽車前霧燈的光通量以及配光性能進行研究，經仿真分析及實驗驗證，所設計的汽車前霧燈滿足ECE R19B及SAE標準要求。

[1] 李均，孫林.PSX24W燈泡在汽車前霧燈上的應用[J].能源研究與管理,2010(1):60-62.

[2] 陶永亮.汽車燈罩與燈體裝配連接方式[J].汽車工程師,2012(11):55-58.

[3] 朱瑛，王建玲.汽車燈泡的光通量測量[J].天津汽車，2001(2)：22-25.

[4] 周小麗.LED光通量測量方法與測量系統研究[D]：[博士學位論文].上海：復旦大學，2010.

[5] 畢長棟.LED高效散熱及配光技術研究[D]：[碩士學位論文].西安：陜西科技大學，2012.

[6] 陳萍，王恩波，譚工偉，等.轎車前霧燈配光問題研究及其解決方案[J].光源與照明，2009(2)：8-10.

[7] 許建榮.汽車燈具光學設計淺談[J].中國照明電器,2005(1):3-6.

[8] 梁峰.LED前霧燈設計研究[D]：[碩士學位論文].南京：南京理工大學,2013.

Structure design of front fog lamp and light matching capability study of automobile

GONG Li-nan

(Engineering Branch, Changchun Vocational Institute of Technology, Changchun 130000， China)

By using PSX24W light source and modular, we design the front fog lamp for an automobile, and study the properties such as luminous flux and light matching with tests of waterproof, thermal cycling and vibration. The simulation experiment verifies that the front fog lamps meet the requirements.

front fog lamp; structure design； light matching capability.

2014-08-10

宮麗男(1983-)，女，漢族，吉林長春人，長春職業技術學院助教，碩士，主要從事應用電子技術方向研究，E-mail:gonglinan@163.com.

U 463.652

A

1674-1374(2014)06-0688-04