汽车前雾灯结构设计及配光性能

宫丽男

(长春职业技术学院 工程技术分院， 吉林 长春 130000)

汽车前雾灯结构设计及配光性能

宫丽男

(长春职业技术学院 工程技术分院， 吉林 长春 130000)

采用PSX24W光源模块设计了汽车前雾灯的机械机构，进行了光通量以及配光性能的研究，通过防水、热循环以及振动试验来测试前雾灯的配光特性，仿真及实验验证了该汽车前雾灯满足设计要求。

前雾灯； 结构设计； 配光性能

0 引 言

传统前雾灯由于光源辐射高，反射镜材料采用压铸铝造成了大量的能源消耗及环境污染，已不能满足汽车对照明系统节能环保的要求。随着汽车技术的不断提高，研究成本低、节能环保的汽车前雾灯愈发显得重要，汽车前雾灯的光通量及配光性能的好坏直接影响到车辆和人身的安全。光源的光通量表征着光源的发光能力，是光源能效评价的重要指标，对产品质量控制十分重要。通常采用球型光度计测试光源的光通量。而汽车前雾灯配光设计是前雾灯设计的重中之重，关系到安全性、灯具的性能以及是否符合相关法规的要求。文中分别对汽车前雾灯的机械机构、光源光通量以及配光性能进行了研究，通过防水、热循环以及振动试验来测试前雾灯的配光特性，经仿真及实验验证,所设计的汽车前雾灯满足设计要求。

1 汽车前雾灯结构设计

现有的汽车前雾灯一般用H1灯泡(55 W)或H3灯泡(55 W)作为光源，由于光源热辐射高，反射镜制造通常使用压铸铝，但是铸铝反射镜在成型和表面处理过程中造成大量的能源消耗和环境污染,且整车在使用过程中由于前雾灯重量较重及光源功率较大,导致CO2的排放高、能源消耗大。为了提高汽车前雾灯的使用率，从降低前雾灯系统开发成本的角度入手，采用模块化设计方式设计了合理的机械结构分布和零件安装方法，完成了结构可靠、体积小巧的汽车前雾灯,有效地降低汽车照明系统的成本，增加应用性。文中所采用的光源为PSX24W光源[1]，其光源重量为100 g，尺寸90 mm×100 mm，与其它前雾灯光源相比具有明显的优势。设计的前雾灯结构[2]如图1所示。

图1 前雾灯结构示意图

2 前雾灯光通量测量

光源的光通量表征着光源的发光能力，是光源能效评价的重要指标，对产品质量控制十分重要。通常采用球型光度计测试光源的光通量[3]，积分球为一中空球壳，内壁和球内物件(如挡屏、导线、灯座等)被均匀涂上了一层白色漫反射涂料，设置挡屏，大小以遮住窗口使之不被光源发出的光线直射。光在积分球内经均匀漫反射涂层多次反射，其壁上的漫射照度与其接收到的光源的光通量成正比。积分球结构如图2所示。

1.积分球； 2.灯杆及导线； 3.挡光板；4.窗口双面毛玻璃； 5.可变光栏； 6.快门；7.检流计； 8.硒光电池； 9.挂光片； 10.中性减光片

用积分球法对汽车灯泡进行光通量测量需要使用积分球,把标准光源和待测光源先后放在球内,在球的测量窗口处用光电接收器及示数仪表分别接收到光的多少进行比较来确定待测量光源光通量大小[4]。测得的PSX24W光源光通量与H8和H11光源进行了对比，对比结果显示PSX24W光源光通量满足汽车照明要求。对比实验如图3所示。

图3 光通量实验对比图

3 汽车前雾灯的配光性能

人员在检测车灯时，需要对车灯进行评价，车灯的性能和使用效果除了可以通过观察灯具投射的光斑质量外，车辆灯具的配光性能是另一个非常重要的评价标准[5]。车灯的配光性主要指车灯的照明效果使用数字量化来表示，并依据标准对量化结果进行分析，分析结果可以直接辅助设计车辆灯具，生产出高效、安全的车灯，直至认为光型指标能够满足设计要求。配光性能测试必须在专门的配光暗室中进行，室内杂光应控制在0.01 Lx以下，室温在(20±5) ℃，相对湿度不超过80%。配光性能应在前雾灯基准中心前25 m，过中点的铅垂配光屏幕上测定[6]。被测前雾灯装在测试转台上，灯具基准点要与照准激光束的光斑重合，基准轴要经过中点与配光屏垂直[7]。配光屏幕上照射度测试的有效面积应包含在边长为65 mm的正方形内。在需要点燃灯泡进行测试时，必须在灯泡通电至少1 min后才能测取检验数据[8]。汽车前雾灯配光性能分析如图4所示。

图4 汽车前雾灯配光性能分析

从图中可以看出，光源在距离前雾灯基准中心前25 m的配光屏幕上进行测定，光源在坐标(0.30,-3.30)上达到最亮点5.7 Lx，满足前雾灯设计要求，在直径为90 mm的条件下，使用PSX24W光源可以满足ECE R19 B及SAE标准要求。

4 实验分析

通过防水试验、热循环试验以及振动试验来测试汽车前雾灯的配光性能，测试电压13.5 V，测试电流为1.8 A，测量标准依据GB 4660-2007进行测试，测试数据见表1～表3。

表1 经过防水试验测试的汽车前雾灯的配光性能

表2 经过热循环试验来测试汽车前雾灯的配光性能

表3 经过振动试验测试的汽车前雾灯的配光性能

5 结 语

为了提高在汽车前雾灯上的使用率，从降低前雾灯系统开发成本的角度入手,采用模块化设计方式设计了汽车前雾灯的机械结构，并对汽车前雾灯的光通量以及配光性能进行研究，经仿真分析及实验验证，所设计的汽车前雾灯满足ECE R19B及SAE标准要求。

[1] 李均，孙林.PSX24W灯泡在汽车前雾灯上的应用[J].能源研究与管理,2010(1):60-62.

[2] 陶永亮.汽车灯罩与灯体装配连接方式[J].汽车工程师,2012(11):55-58.

[3] 朱瑛，王建玲.汽车灯泡的光通量测量[J].天津汽车，2001(2)：22-25.

[4] 周小丽.LED光通量测量方法与测量系统研究[D]：[博士学位论文].上海：复旦大学，2010.

[5] 毕长栋.LED高效散热及配光技术研究[D]：[硕士学位论文].西安：陕西科技大学，2012.

[6] 陈萍，王恩波，谭工伟，等.轿车前雾灯配光问题研究及其解决方案[J].光源与照明，2009(2)：8-10.

[7] 许建荣.汽车灯具光学设计浅谈[J].中国照明电器,2005(1):3-6.

[8] 梁峰.LED前雾灯设计研究[D]：[硕士学位论文].南京：南京理工大学,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

宫丽男(1983-)，女，汉族，吉林长春人，长春职业技术学院助教，硕士，主要从事应用电子技术方向研究，E-mail:gonglinan@163.com.

U 463.652

A

1674-1374(2014)06-0688-04