LED光源在N2類車型側轉向燈中的應用

鄧 瑞

LED光源在N2類車型側轉向燈中的應用

鄧 瑞

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章從一款N2類車型側轉向燈設計思路出發，將車用級別LED顆粒作為發光光源，重點介紹和討論了LED光源應用于側轉向燈中的結構設計思路、配光思路和電路設計思路，用以綜合兼顧產品經濟性和耐久度，為研究LED在N2類商用車型中的設計應用提供方法和建議。

側轉向燈；LED；結構設計

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-31-03

前言

我國國標《GB4785-汽車及掛車外部照明和光信號裝置的安裝規定》中對于側轉向信號燈的配光要求隨著配用車型的不同而不同。法規規定，N2類車型，采用第6類側轉向信號燈配光要求，其發光強度最小值為50Lx，強度要求較高。

傳統的商用車N2類車型側轉向燈，由于成本因素，一般普遍選用鹵素燈泡（21W）來實現第6類側轉向信號燈的配光，以滿足車側、車后方的高配光要求。由于光源單一，且為獨立的一個燈泡，需要兼顧車側和車后兩個方向的配光，配光難度較大，必須借助較大的反射面進行燈光配光。因燈泡配光、布置空間及散熱空間的需求，一般設計的燈具體積較大。

同時，我國N2類車型一般采用24V車用電壓，使用較大功率燈泡（21W）時，電路設計中還需要配備獨立的閃光控制器、電路保護器，導致系統成本較高。

且傳統鹵素光源因其為燈絲玻璃燈泡結構和卡座通電特點，在N2類載貨車的使用中較易因惡劣工況而損壞。

本文從整體設計角度出發，重點介紹和討論N2類車型側轉向燈采用LED光源后的設計思路。聚焦解決系統成本較高，燈具結構體積較大，配光實現困難、耐久度差等傳統鹵素光源存在的問題，為研究LED在N2類車型側轉向中的應用提供方法和建議。

1 設計思路概述

利用LED顆粒體積較小的特點，結構上充分壓縮，進行空間上的優化，使整體燈具相對于傳統鹵素側轉向燈體積減小，重量減輕。

利用LED光源發光具有較強方向性的特點，在結構設計上進行優化設計，由單純的燈泡式單點光源，更改為多LED顆粒的多點光源；由獨立的配光面調整為多方向配光面，更合理的利用光學原理進行結構設計。

利用LED顆粒功耗較低的特點，充分從電路結構優化，進行自身電路的保護設計，系統上取消外部線束及電器件的保護設計，從而降低系統電路的功率消耗，并且優化系統成本。

利用LED自身長壽命的特點，選用車用級別LED，使側轉向燈使用壽命增加，減少后期因光源損耗產生的更換成本及產品質量問題。

2 結構設計

2.1 傳統鹵素燈泡的側轉向燈結構設計

一般鹵素燈泡在點亮時易產生急劇的溫度升高，較小的空間易造成燈泡燒蝕、燈體燈罩變形融化、燈具使用壽命縮短等問題，因此需要在設計階段保證足夠的散熱空間。而且，為保障內部空氣和外界的及時對流，需要設計透氣結構6（透氣帽或者透氣膜）；為保證車側后方轉向信號的配光法規要求，需要專門設計后側反射鏡4。又因燈泡特殊的卡扣結構，需要專門的燈座接插件8。具體如下圖1。

圖1 鹵素燈泡版側轉向燈結構示意

鹵素燈泡版的設計結構一般因造型不同,整體尺寸會有變化，但因為散熱、配光空間需求的局限性，尺寸一般會保持在150×80×90（長×寬×高）以上，重量一般為0.2kg以上。

2.2 LED光源的側轉向燈結構設計

采用LED光源，可用LED模塊化設計取代單一的燈泡，并且在整體結構上可以減少模具的開發。由于LED布置的高自由度，造型可以更大的實現外觀優化。而且由于LED的低發熱量特點，點亮和熄滅情況下燈室內溫差變化不大，因此不需要特別設計透氣結構。同時，由于燈具本身為自密封結構，安裝在門外鈑金上，因此不需要單獨增加防水密封結構。降低了相關成本。

本案例LED版的設計尺寸為68×35×50（長×寬×高），體積上比傳統鹵素光源的側轉向燈縮小了60%。重量為0.035kg,比傳統鹵素光源的側轉向燈減輕了80%。具體如下圖2。

圖2 版側轉向燈結構示意

3 配光設計

配光設計主要利用反射面鍍鋁層的反射和光源的直射。在實際過程中也會因零部件裝配精度導致的光源中心不同，而產生產品配光一致性差問題，相對來說燈泡由于生產精度問題，配光合格一致性更差。

3.1 傳統鹵素燈泡的側轉向燈配光設計

按照實物的燈絲中心作為模擬計算的光源中心進行反射面的設計，雖然可以利用反射面實現側轉向燈后側方向的配光法規要求，但是會導致燈具前側被反射面遮擋，燈點亮時，會產生局部的暗斑，外觀較差。圖3是傳統鹵素光源側轉向燈的光路示意。

圖3 傳統鹵素光源N2類側轉向燈光路示意

3.2 LED光源的側轉向燈配光設計

本案例利用LED較強的指向性，采用3顆LED進行整體光源的設計。其中，2顆0.1W的LED利用直射光保證車側方的配光，其中一顆在前側解決了普通鹵素燈局部光路被遮擋的問題，1顆1W的LED利用鍍鋁裝飾框的反射作用進行車后方的配光。再通過燈罩上花紋的漫反射，將光打散，點亮后外觀亮度更均勻。具體見圖4。

圖4 LED光源N2類側轉向燈光路示意

4 電路設計

4.1 傳統鹵素燈泡的電路設計

傳統鹵素光源采用直連電路，通過卡扣式接插件結構直接將電路正負極接于燈泡的正負極上。而大功率（21W）的側轉向燈還需要并聯一個轉向信號閃光器。用以控制點亮信號并對電路進行保護。具體見圖5。

圖5 傳統鹵素光源電路圖

4.2 LED方案的電路設計

本案例電路控制模塊，采用貼片電阻，貼片電容、貼片二極管，TVS管、電感、芯片、排針等元器件，構成電路主要工作單元，進行集成電路設計，整合到1.2mm厚的FR4雙面板材一體式PCB板中，形成完整的LED模組電路電控結構。

圖6 LED模塊電路設計圖

光源模塊，共采用3顆LED完成造型、配光上的最佳組合，其中，選用1顆LCY-H9PP型號的1W黃光LED作為主發光單元，選用2顆LY-ETSF-BACA-45型號的0.1W黃光LED作為輔助發光單元，最終和電路控制模塊一同集成到PCB板上形成獨立的發光電控單元。

5 結束語

本文在N2類側轉向燈法規和設計要求前提下，提出一種應用LED模塊代替鹵素燈泡作為光源的設計思路。通過結構設計、配光設計、電路設計三方面的闡述，對比該設計思路和應用傳統鹵素燈泡設計的優劣。

針對鹵素燈泡自身缺陷產生的體積較大、系統成本高、配光難度高、造型局限性大、耐久度差等問題，進行逐一的應對和解決。

通過采用LED光源替換傳統鹵素光源而設計的側轉向燈，可以達到降低系統成本和功耗；減輕重量；優化配光；增加產品壽命，提高產品可靠性的目的。為N2類車型的側轉向燈提出了一種切實可行的設計方案，并對燈具的設計和研究有一定幫助。

[1] 鄧瑞.汽車燈具燈體結構設計研究.汽車實用技術,2017.

[2] GB17509,汽車及掛車轉向信號燈配光性能,2008.

[3] GB4785,汽車及掛車外部照明和光信號裝置的安裝規定,2007.

Application of LED in side turn signal lamp of N2-class truck

Deng Rui
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

In this paper, from the perspective of the N2-class truck side turn signal lamp design methods. Introduced and discussed the LED light source is applied to the side turn signal lamp structure design ideas, the light distribution design ideas and the circuit design ideas, to comprehensive consideration product economy and durability, for the study of the LED design application in N2-class truck, provide methods and Suggestions.

Side Turn Signal lamp; LED; Structure Design

U462.1

A

1671-7988 (2017)16-31-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.012

鄧瑞，內外飾設計主管工程師，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。主要負責車身系統項目管理、整車燈具設計。