淺談汽車燈具設計

劉熙 井珍珍 連煜華

摘 要：隨著經(jīng)濟和科技水平的快速發(fā)展，在汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的態(tài)勢下，新光源、新技術的不斷創(chuàng)新和應用，極大地推動了汽車燈具設計制造的發(fā)展，它由全封閉前照燈發(fā)展到光纖導光系統(tǒng)、由鹵素燈泡發(fā)展到LED光源模塊，發(fā)生了翻天覆地的變化，在汽車燈具的設計與制造應用過程中，涉及光學、電子、電器、材料等多項技術，在產(chǎn)品、標準、技術等方面體現(xiàn)出其自身的發(fā)展趨勢。為此，要在此前提下關注對汽車燈具的設計和制造應用研究，更好地提升汽車燈具的設計應用水平。

關鍵詞：燈具;設計;光源;新技術;工藝

0 引言

隨著現(xiàn)代燈光技術的不斷提高，人們對汽車燈具的設計要求越來越高，設計要完美呈現(xiàn)功能和美學結合，這樣才能在行業(yè)中保持競爭力，現(xiàn)代的汽車燈具因為汽車設計不僅減少了生產(chǎn)周期，同時也提高了汽車燈具生產(chǎn)技術水平和質(zhì)量;本文從汽車燈具的前期設計到后期的工程制造，對現(xiàn)代燈具設計進行了分析和闡述，探討了現(xiàn)代汽車燈具設計新技術、新工藝、新設計方法，設計檢驗要求標準。

1 燈具類別和法規(guī)要求是設計的基礎要求

我們知道，汽車燈具被賦予了車輛安全功能性部件的特性，各種燈具的結構和性能要求都具有國家標準強制性，就比如汽車前照燈中近光和遠光的功能主要是提供道路照明功能，其中近光在滿足地面照度的同時還需滿足不能對其它車輛正常行駛造成眩目，遠光需照的遠且足夠亮，主要用于高速行駛。那么其主要的結構配光單元，是為了實現(xiàn)這一性能目標為主導方向的設計活動，無論燈具的結構如何復雜或者如何簡單，都不能偏離了燈具的這一性能指標，比如前照燈法規(guī)包括配光性能法規(guī)要求和外部安裝規(guī)定要求，配光性能的基本形式實驗范圍界定要求。

2 汽車燈具設計

2.1 后尾燈：霧燈、倒車燈、位置燈、置動燈面積

后燈中以要求最高的后霧燈為例：最小60*70的尺寸（或相同面積）;如果是扁長形則要求50*80;（燈泡P21W+紅色燈玻，燈體材料ABS+PC），考慮到耐熱，其他燈若使用P21W/PY21W燈泡的尺寸也是相同的，后位置燈配光要求低，一般不限尺寸，回復反射器有效面積：大于2500mm^2;深度：倒車燈，燈玻是光面時（反射鏡配光光），燈體側壁深度<90;其他燈：燈玻是光面時（反射鏡配光），燈體側壁深度<120。

2.2 配光鏡與燈殼的密封粘接設計

汽車配光鏡與燈殼之間的密封粘接有不同的方式，以前組合燈為例，考慮其材質(zhì)為配光鏡PC、燈殼PP，無法實施熱板焊接和摩擦焊接，因而采用熱熔膠粘接、冷硅膠粘接、PU膠粘接等方式，而不可采用玻殼焊接、超聲波焊接等方法。后組合燈則主要采用熱板焊接和摩擦焊接的方式，然而摩擦焊接盡管具有顯著的粘接優(yōu)勢，然而其成本極其昂貴，因而難以推廣性應用。在前組合燈殼粘膠槽設計之中，要使配光鏡粘膠筋位于燈殼膠槽的中間，如果存在偏差則會形成空隙而導致內(nèi)部結構進水，影響燈具的正常使用。因此，要在燈殼膠槽內(nèi)側設計凸筋，并確保燈殼膠槽底部與配光鏡的間隙在設計值之內(nèi)，避免膠槽內(nèi)部膠料空缺的現(xiàn)象。在膠槽的底部還要設計導R角，轉(zhuǎn)角處要設計成圓角，燈殼壁保持在<20?的傾斜角度并保證底部面的水平狀態(tài)。配光鏡段差尺寸要<0.2mm，粘膠筋厚度要>3mm，并保持R>70的轉(zhuǎn)折部，并使卡榫結構和螺絲鎖緊結構相咬合。在高位制動燈，測轉(zhuǎn)向燈，牌照燈的焊接筋的設計之中，通常選取PMMA、PC、PC+ABS、ABS的材料，其設計結構的相關參數(shù)主要包括有：燈具互熔接高度>1mm、焊接后間隙>2.5mm，并要控制好熔筋尺寸，確保燈具的密封性。

2.3 光學設計

傳統(tǒng)的前照燈自由曲面反射鏡設計是利用大型工作站的UG、CATIA等大型三維CAD軟件以及針對光學系統(tǒng)二次開發(fā)的軟件包，用光源成像和照度模擬來設計。在CAD系統(tǒng)中，應用二次開發(fā)工具建立光路的反射與折射模型，將三維軟件中自由曲面的數(shù)據(jù)微分成n塊小的曲面，當被微分的小曲面足夠多時，每塊小的曲面可以近似成小的平面。這樣就可算出光源（燈絲）經(jīng)小的曲面反射后在屏幕成像的區(qū)域。同時，根據(jù)光源模型，也可計算該區(qū)域的照度。經(jīng)n塊小的曲面的模擬疊加后，就可模擬光源整個自由曲面經(jīng)反射作用后在屏幕上的成像狀況和照度分布。在CAD系統(tǒng)中建立成像和照度模擬工具，開發(fā)具有針對性的二次軟件包，對傳統(tǒng)自由曲面的配光設計來說尤其重要。它能幫助車燈光學系統(tǒng)的設計人員對自己的設計及其設計結果作快速的反應，極大地縮短了設計時間和周期，并提供修改思路，使設計人員能夠?qū)崟r監(jiān)控自己的設計效果，適時做出相應調(diào)整來達到預定的設計目標。現(xiàn)代的車燈光學系統(tǒng)設計更為先進。

3 設計方活

3.1 燈具設計效果圖

根據(jù)整車的設計風格和設計要求來構思部件的設計，使燈具的設計與整車是相合符合的，起到畫龍點睛的作用，燈具效果圖展現(xiàn)各個功能燈的清晰結構、位置、大小，同時要表現(xiàn)出各個燈發(fā)光的效果。

3.2 燈具設計爆炸圖

燈具爆炸圖的作用是圖解說明各個構件，裝配示意圖，非常明確地傳達出燈具各個細節(jié)之間的關系，細節(jié)的形態(tài)，細節(jié)的大小、材質(zhì)，用于指導數(shù)據(jù)師構建三維數(shù)據(jù)，同時用于指導后期模型難制作。

3.3 燈具設計效果圖評審

設計師根據(jù)整車造型，設計繪制燈具效果，整理成報告，組織設計評審，確定最終適合整車設計的燈具設計，確定好的效果圖，根據(jù)1：1大小，打印帖在整車上，同整車一起評審。

3.4 燈具與車身的設計

汽車燈具與車身之間要保持良好的契合性，要充分考慮燈具與車身之間的間隙、面差等數(shù)值，必須使之在設計規(guī)定范疇之內(nèi)，預留足夠的間隙、面差值，保證燈具的完好性，避免變形破裂而出現(xiàn)滲水的現(xiàn)象。

4 結語

設計活動是生產(chǎn)制造企業(yè)的前置環(huán)節(jié)，其高效性和準確性的需求是現(xiàn)代精益生產(chǎn)的主要目標，不斷適應市場的需求，不僅僅是對各個設計要素的特征進行有效分析和準確分類，同時也需要建立簡單、實用、易操作的設計管理模式和設計檢查體系，以確保設計過程中各個要素間有機的結合、相互促進，形成良好的設計體系。

參考文獻：

[1]梁海志，劉東靜，陸翰等.LED汽車燈具防霧裝置設計及應用[J].汽車電器，2017（12）：48-49.

[2]周貴.LED前組合燈透鏡組件的工藝性論證實例[J].輕工科技，2017（09）：54-55.

[3]毛普元.新型汽車燈具的防霧設計探討[J].汽車與駕駛維修（維修版），2018（03）：18-20.