淺談車燈設(shè)計(jì)與樹脂材料的選擇

崔子昂

摘要：我國(guó)的汽車工業(yè)隨著時(shí)代的發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)而呈現(xiàn)出日新月異的變化。汽車的車燈作為兼具美觀性和實(shí)用性的汽車部件，對(duì)整輛汽車的設(shè)計(jì)有著畫龍點(diǎn)睛的作用。汽車車燈原材料的選擇通常會(huì)使用人工合成的一類高分子聚合物，也就是樹脂材料。在下文中，筆者將根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)對(duì)汽車車燈的設(shè)計(jì)和其各部位所采用樹脂材料進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析和介紹。

關(guān)鍵詞：汽車車燈;設(shè)計(jì);樹脂材料

1 車燈的分類與基本組成

汽車車燈按照功能分類可以分為兩大類，用作照明的車燈是照明燈具，主要包括遠(yuǎn)光與近光前照燈，而另一種就是信號(hào)燈具，主要包括轉(zhuǎn)向信號(hào)燈，制動(dòng)信號(hào)燈和前后示寬燈。車燈的主要部件有燈罩、燈轂、燈框、反射鏡等，這些部件通過不同的連接方式而組成一個(gè)完整的車燈。

2 車燈的設(shè)計(jì)分析

2.1 體現(xiàn)品牌形象并融合整車設(shè)計(jì)

在大多數(shù)人眼中，汽車車燈的作用僅僅是照明，但其實(shí)就車燈的整體設(shè)計(jì)來講，汽車車燈可以體現(xiàn)整個(gè)品牌的形象并能夠完美的融入整輛汽車的設(shè)計(jì)中。對(duì)于有著悠久歷史的汽車品牌來說，汽車車燈體現(xiàn)著該品牌的形象，同時(shí)也是品牌實(shí)力的一種象征，是傳承品牌歷史的一個(gè)很好的載體。隨著時(shí)代的進(jìn)步和人們審美的逐步進(jìn)化，汽車車燈也是象征著該時(shí)代個(gè)性的一個(gè)窗口。例如寶馬的“天使環(huán)”已經(jīng)成為寶馬具有識(shí)別性的一種獨(dú)特的光形設(shè)計(jì)，它是品牌識(shí)別度的一種很好的象征。除了寶馬以外，還具有象征性的就是別克和沃爾沃。

隨著各種各樣新技術(shù)的出現(xiàn)，汽車車燈越來越對(duì)整車的設(shè)計(jì)起著畫龍點(diǎn)睛的作用。車燈的尺寸、車燈發(fā)光單元的形狀以及其內(nèi)部各個(gè)零件的組合排列都逐漸越來越打破常規(guī)，越來越和整車的設(shè)計(jì)相融合。很典型的一個(gè)例子就是雷克薩斯，RC的頭燈設(shè)計(jì)是一個(gè)“L”的形狀，這一設(shè)計(jì)乍一看沒有什么特別之處，實(shí)際上這個(gè)頭燈的設(shè)計(jì)與整車的設(shè)計(jì)理念“L-finesse”相呼應(yīng)。隨著時(shí)代與審美的改變汽車車燈的設(shè)計(jì)將會(huì)越來越打破常規(guī)，更多精彩的設(shè)計(jì)將會(huì)出現(xiàn)在大眾的視野。現(xiàn)如今市場(chǎng)上的部分車型嘗試隔柵與頭燈設(shè)計(jì)的穿插融合并且加載了 OLED 智能尾燈群的技術(shù)，車主可以根據(jù)個(gè)人喜好對(duì)車燈的光形進(jìn)行調(diào)整。

2.2 賦予和傳遞更多情感

在車燈的設(shè)計(jì)中還可以體現(xiàn)不同車型不同的特征，是設(shè)計(jì)師情感的一種傳遞和表達(dá)。有的車燈的設(shè)計(jì)中給人一種優(yōu)雅的感受，例如奧迪的A4和A5車型的LED日間行車燈。有的則傳遞給人一種充滿力量的感受，如奧迪的Q5和Q7。還有一些車燈的設(shè)計(jì)則充滿靈動(dòng)和生機(jī)，例如奧迪的R8。

對(duì)于汽車的車燈來說，其在兼具美觀性和實(shí)用性的同時(shí)，還可以對(duì)情感進(jìn)行升華。

3 車燈各部件功能與樹脂材料的選擇

3.1 燈罩

燈罩是汽車車燈的一個(gè)重要組成其第一個(gè)功能是將汽車的車體外形與燈體之間有一個(gè)很好的過度，讓車燈在汽車的整體外形中不至于顯得突兀。其第二個(gè)功能是對(duì)燈體進(jìn)行密封。其第三個(gè)功能就是利用物理中的反射與折射原理，對(duì)從燈體內(nèi)部射出的廣信進(jìn)行過濾、折射、變色達(dá)到一定的光形和照度值。現(xiàn)如今在世界范圍內(nèi)主要采用聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯來作為汽車車燈燈罩的原材料。PC（聚碳酸酯）是一種熱塑性工程材料它具有無毒無臭的特點(diǎn)，且其高度透明的特點(diǎn)是它被選作燈罩材料的重要原因。除了它外部特征優(yōu)良外PC還具有良好的物理機(jī)械性能。PC有著很高的壓縮強(qiáng)度且耐沖擊性優(yōu)異，除此以外它的耐熱性和耐低溫性也是相當(dāng)突出。在實(shí)際加工過程中，PC還有著尺寸精度高的特點(diǎn)，并且還有著很高的穩(wěn)定性。而PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）有著很廣泛的應(yīng)用，尤其是在汽車行業(yè)中。PMMA是以丙烯酸及其酯類聚合所得到的樹脂，在現(xiàn)如今的合成材料中，整體來看PMMA是合成透明材料中表現(xiàn)相當(dāng)突出的。這是它高度透明且便于加工的特點(diǎn)所決定的。

聚碳酸酯（PC）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）都是當(dāng)今市場(chǎng)上車燈燈罩的主要原材料，它們都兼具高度透明和易于加工的特點(diǎn)，但是在實(shí)際應(yīng)用上，兩種材料也有著不小的區(qū)別。從耐熱性能上來看，聚碳酸酯（PC）是優(yōu)于聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的。通常來講，聚甲基丙烯酸甲酯的耐熱溫度一般在100攝氏度左右，而聚碳酸酯的耐熱溫度則一般可以達(dá)到130攝氏度以上。其次，聚碳酸酯的韌性是比聚甲基丙烯酸甲酯好的。相比較而言，聚甲基丙烯酸甲酯更容易被擊碎。但是聚碳酸酯的價(jià)格比聚甲基丙烯酸甲酯要高，且聚碳酸酯成形時(shí)的流動(dòng)性不如聚甲基丙烯酸甲酯。所以根據(jù)這兩種材料不同的長(zhǎng)處和短板，汽車前大燈的燈罩都是一般會(huì)使用聚碳酸酯作為原材料，這是由于汽車前大燈需要同時(shí)兼具耐熱性好和抗沖擊性好的材料。后尾燈的燈罩通常情況下會(huì)使用聚甲基丙烯酸甲酯作為材料。除了聚甲基丙烯酸甲酯價(jià)格相對(duì)較低的特點(diǎn)以外，后尾燈一般是紅色和透明雙色相間所以需要流動(dòng)性較好的材料。

車燈除了外燈罩以外還有內(nèi)燈罩，內(nèi)燈罩的功能和外燈罩大體相同，有些內(nèi)燈罩在車燈中有著點(diǎn)綴的作用這是因?yàn)閮?nèi)燈罩上通常會(huì)裝飾上花紋。內(nèi)燈罩主要也是采用聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯，內(nèi)燈罩由于里光源近所以需要對(duì)耐熱性重點(diǎn)考慮。

3.2 燈轂和燈框

燈轂的作用是連接燈罩等其他部件與車體內(nèi)部，所以其材料的選擇至關(guān)重要。在世界范圍內(nèi)來看，現(xiàn)如今燈轂的制作材料以ABS樹脂和聚丙烯為主。ABS樹脂具有優(yōu)良的力學(xué)性能在材料行業(yè)應(yīng)用廣泛，它能很好的與其他材料結(jié)合用作易于涂層和鍍層。聚丙烯是一種高密度高結(jié)晶的線性且綜合性能突出的聚合物。ABS樹脂和聚丙烯的韌性和強(qiáng)度都較高，可以滿足燈轂的需求。

燈框起著美化車燈的作用，燈框主要采用改性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和PC 等材料。PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）是高度結(jié)晶的聚合物，其在特定溫度范圍內(nèi)物理機(jī)械性能優(yōu)良。

3.3 反射鏡

反射鏡決定著光形和照度，是車燈的核心部件，所以需要以真空蒸汽鍍鋁或是銀色噴涂的方式來進(jìn)行表面處理。就目前的汽車行業(yè)來看主要以BMC 和PET等材料為主流。BMC具有熱固性塑料的特點(diǎn)，且其兼具可以使工程塑料增強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，它具有高強(qiáng)度，且它的成型性良好，相較于其他材料來說尺寸精度也穩(wěn)定。基于其這些特點(diǎn)，汽車前大燈一般會(huì)選用BMC作為反射鏡材料。

4 結(jié)語

綜上所述，車燈的設(shè)計(jì)不僅要考慮其功能性還要考慮其是否美觀，是否與整個(gè)車型的設(shè)計(jì)相融合。車燈內(nèi)部各部件的材料的選擇對(duì)車燈的品質(zhì)和性能有著很大的影響，相信以后通過科研人員的不斷努力還能有更多的高性能的新型材料被研發(fā)出來，希望我的分析能對(duì)廣大相關(guān)從業(yè)人員有一定的借鑒意義。

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（作者單位：天津斯坦雷電氣科技有限公司設(shè)計(jì)部解析技術(shù)科）