中欧机动车照明和光信号装置检验试验条件的研究

李　钢　张宪忠　纪迎平　方素香

（天津大学内燃机研究所　天津　300072）

中欧机动车照明和光信号装置检验试验条件的研究

李钢张宪忠纪迎平方素香

（天津大学内燃机研究所天津300072）

机动车照明和光信号装置检验试验条件对于灯光检验非常重要，试验条件不满足要求很有可能引起检验结果的误判。因此，国内和欧洲对此都有非常严格的要求。分别对这些要求进行详细的介绍和比较，并给出了国内参照欧洲的要求制定相应的机动车灯光检验试验条件标准的建议。

机动车 照明和光信号装置检验 试验条件

引言

灯具是机动车上的重要安全部件，对夜间和光线不好时驾驶员和其他道路使用者的安全至关重要，因此世界各主要的机动车生产和消费国家（地区）对机动车上的各种照明和光信号装置的性能要求非常全面和严格。联合国欧洲经济委员会（ECE）在其发布的135项各类机动车安全性能法规中有超过1/4的项目都是对灯具性能的要求；我国的机动车灯光标准技术内容上大多采用的是欧洲的ECE法规，经过近30年的发展已经形成比较完善的灯光标准体系。在这些标准和法规中，机动车灯具检验试验条件的要求都是非常重要的，因为灯光试验需要非常精准的试验条件，试验条件不满足要求会严重影响试验结果，从而导致误判的发生。我国虽然在机动车灯具要求的技术内容上参照的是欧洲法规，但在具体的试验条件上并不与其完全一致。

我国机动车灯具的试验条件要求主要在机动车灯光国家标准（主要是GB4599-2007《汽车用灯丝灯泡前照灯》）和中国合格评定国家认可委员会（CNAS）编制的 CNAS-CL13《检测和校准实验室能力认可准则在汽车和摩托车检测领域的应用说明》中［1-2］。联合国欧洲经济委员会对灯光实验室的要求主要在国际汽车照明及光信号装置专家组（GTB）光学工作组制定的《灯光实验室准确度导则》（《Photometry Laboratory Accuracy Guidelines》）中提出［3］。下面针对中欧在灯光检验方面的具体试验条件进行详细介绍。

1　环境条件

1.1国标

试验暗室应无漏光，其环境条件不影响光束的透射性能和仪器精确度。

1.2CNAS-CL13

汽车和摩托车照明及信号装置配光性能测试暗室的环境条件应符合检测标准的规定；灯光测试暗室内应有良好的封闭防尘措施；在光度测试的整个区域内应无人体可感受的明显气流扰动；测量设备及传感器所在区域的温度应控制在（23±5）℃，传感器配备恒温控制（或补偿）装置除外；相对湿度不高于80%；应有相应的措施确保各光度计探头不受来自试验室墙壁、地面或其内物体的反射光的影响。

1.3GTB导则

应控制实验室的环境变化，以使其对光度测量的影响最小。温度和湿度会对电子设备及光度测量设备产生影响，除非测试设备的设计已经将这些环境参数进行修正，光度测试实验室应具有比较稳定的温度和湿度，以尽量减小其对设备的影响。室内温度偏差应控制在±5℃以内，最大相对湿度应控制在80%以内。过大的温度偏差或空气流动可能使20 m测试距离以外的发光强度测量不稳定。在封闭的长测试通道中进行光度测量时，通道内的温度应该保持一致。

2　前照灯照度和光信号装置发光强度检测距离要求

2.1国标

1）前照灯照度：配光性能应在距离前照灯基准中心前25 m的屏幕上测量。

2）光信号装置发光强度：测量距离应使光度学二次方反比例定律适用；从基准中心观察，光接收器的张角应在10′到1°范围内。

2.2GTB导则

1）前照灯照度：前照灯的测量应在25 m处进行，若测量位置在平面上分布则还应进行修正。修正公式为cos φ修正=cos φ3（φ为测试点与基准中心之间的夹角）。

2）光信号装置发光强度：发光强度应在一立体角单元中测量，测量距离应保证光度学二次方反比例定律适用。

3）由于不同功能灯具进行光度测量时的距离不同，因此光度传感器的入射孔面积就决定了测量点光通量的入射立体角。近距离的测量应避免使用大孔径光度传感器。若测量距离大于或等于10 m，除有特别说明，传感器的有效面积应不超过以测量位置为基准的10′弧度角对应的范围。当测试距离小于10 m时，传感器的有效面积应不超过以测量位置为基准的20′弧度角对应的范围。

3　亮度的测量

3.1国标

亮度测量应垂直于漫反射面测量，允许在测量点的任何方向上有5°的偏差，测量点为直径25 mm的圆。

3.2GTB导则

对牌照板进行亮度测量时，应测量被测面上直径为25 mm范围内的平均值。测量时测试探头应垂直于被测面，若不能垂直则最大偏差不能超过±5%。

4　光色的测量

4.1国标

对于半封闭式灯具，应使用标准光源A（2 856 K），对于封闭式灯具，应在试验电压下进行检验。

4.2GTB导则

对于可更换光源的灯具，应在2856K的色温下进行测量。对于不可更换光源灯具，应在6.75 V、13.5 V或28.0 V下进行测量。

5　光通量的测量

5.1国标

在灯光国标中无要求，在专业检验光源光通量标准中有要求。

5.2GTB导则

光通量一般在积分球中进行测量，测量时应使用光通量标准灯泡。应在不同的位置对光源进行测量以使测量结果尽量接近真值。也可使用分布式光度计法对光通量的绝对值进行测量，用该方法测量时不需要使用光通量标准灯泡。

6　光源的测量

6.1国标

在灯光国标中无要求，在专业检验光源光通量标准中有要求。

6.2GTB导则

测量光源尺寸、遮光屏等参数的设备分辨率至少应达到：尺寸，0.1 mm；角度，0.5°。光源在使用时应在基准光通量对应的电流值下工作。

7　测试用样品支架

7.1国标

无要求。

7.2GTB导则

1）样品的固定：被测灯具应该安装在刚性的测试支架上，安装位置应与该灯具在车辆上的设计应用位置一致，设计应用位置应该在使用说明书中给出。若灯具安装在特殊车辆上，其设计安装位置应采用该车辆说明书的要求。多应用的灯具应该在每个设计应用位置或等效位置进行测量。所有灯具的安装扭矩必须明确，除设计成吸收冲击或振动的状态外，给出的扭矩应该可以有效地紧固特定的垫片。

2）测试支架的定位：为提高灯具定位的准确度，应充分考虑测试支架基座的刚性和平面度、支架结构的刚性、机械调整机构行程等参数的影响。测试支架的设计应满足制造商给出的最小公差要求。

3）定位误差：各轴向误差应不大于±0.5°。

8　测试转台和配光屏幕

8.1国标

测试转台：各测量方向的角度偏差应不大于15′；配光屏幕：颜色应便于光束照准，配光测试时应消除杂散光影响。

8.2GTB导则

配光屏幕无要求；测试时可使用水平轴固定式转台系统或垂直轴固定式转台系统。使用垂直轴固定式转台系统时需要进行角度转换。与上述转台结构不同的其他可实现测量角度的方法也可以使用。转台允许误差为±0.05°，角度分辨率为0.01°。特殊情况下转台误差为±0.1°，角度分辨率为0.03°也可接受。

9　供电系统与电气仪表

9.1国标

配光测试时应采用直流稳压电源；电气仪表准确度不低于0.2级。

9.2GTB导则

1）供电电源：除非有特殊要求，所有光度测试均应使用标准的直流电源进行供电。直流电源应符合下述要求：输入电压调解率：±0.1%；波动和噪声：最大0.4%；稳定性：光度测量过程中，电源输出电压应稳定在±0.1%范围内。

2）电压测量应使用最小阻抗10 mΩ、示值误差0.05%，最大量程至少为20 V的4位半直流数字电压表。电压的测量点应尽量靠近被测灯具的电源输入端。

3）电流测量应使用4位半直流数字仪表，示值误差0.1%。

10　标准灯泡

10.1国标

对于装用灯丝灯泡的前照灯，根据前照灯设计装用的灯丝灯泡数量，测试应使用相应类型和相同数量的标准灯丝灯泡。

10.2GTB导则

若无特殊要求，所有的光度测试均应使用标准灯泡。使用标准灯泡时应使其工作在基准光通量对应的电流值下。使用标准灯泡前应对其进行充分的预热，直到它发出的光通量稳定在目标值的0.5%之内，对于琥珀色灯泡的预热还应考虑到灯泡颜色变化的稳定。

11　传感器及光度测试系统

11.1国标

照度计应为国家检定规程中规定的一级照度计（其示值误差不超过±4%）。

11.2CNAS-CL13

在准备测量的状态下，各光度计探头所探测到的杂散光，其示值不得大于如下要求：前照灯、前雾灯：0.005 lx，信号灯：0.01 cd，回复反射器及回复反射材料：1.0 mcd/lx。

11.3GTB导则

测量发光强度、照度应使用照度计。当暴露在最大允许光照强度下时，测量单元应能稳定工作，不出现老化现象。照度计或测量单元应在最大允许光照强度范围内保持线性响应。照度计的光谱灵敏度应符合光谱响应曲线V（λ），V（λ）光谱响应误差：f1≤2%；线性误差：f3≤0.2%；显示误差：f4≤0.2%；老化误差：f5≤0.2%；温度响应：f6≤0.2%/K。

1）颜色响应：测量设备需要有良好的光谱响应曲线。光谱校准应使用带宽5 nm、步长5 nm的单色光在可见光波段进行。各波段的测量准确度要求如下：400～450 nm：±15%；450～500 nm：±5%；500～550 nm：±3%；550～600 nm：±3%；600～650 nm：±3%；650～700 nm：±15%；700～750 nm：±25%。若传感器的准确度不符合要求则应进行修正。

2）绝对响应：白光绝对响应准确度如表1所示。

3）时间响应：测试系统的时间响应应与光源的变化时间相适应。当灯具转换为高电压的工作状态时，应对该电压进行监测，系统的时间常数应尽量长，检波调制应低于1%。对于闪烁工作的灯具，可在闪烁的情况下进行测量，此时的时间常数应短到不能影响光信号上升时间的1%。

4）线性范围：测试系统的线性范围应至少涵盖典型被检灯具的全部发光强度。在线性范围以外，非线性响应的偏离不能超过2.5%。

表1　光度测试系统白光绝对响应准确度

5）光色的测量：光色的测量有多种方法，最常用的是光谱辐射测色法，该方法将入射光分光成单色光，测量出光谱曲线进而计算并得出测试结果。三刺激值测色法也较为常用，该方法可用于快速测量，但不能得到光谱数据，光色测量的重复性也较低。光色测试仪器必须符合下列光谱特性要求：

①光谱测试设备：最大带宽：全波段5 nm；最大光谱步长：5 nm；探测器相对强度：±3%；色指标测量精度：±0.005。

②三刺激值测试设备：探测器相对强度：±5%；色指标测量精度：±0.005。

③CCD光谱仪：最大带宽：全波段5 nm；最大光谱步长：5 nm；探测器相对强度：±5%；色指标测量精度：±0.005。

12　仪器校准检定周期要求

12.1国标

无要求，在相应设备的国家检定规程中会有明确要求，一般每年校准检定一次。

12.2GTB导则

1）一般仪器：电压表、电流表、标准灯泡和标准灯等试验器具应该至少每年进行一次计量检定，或与其他标准器具进行比较。实验室应保留相关数据记录。

2）传感器或光度测试系统：传感器或光度测试系统每年应至少进行一次颜色响应、线性响应的计量检定。

3）标准灯和标准灯泡：除了每年的校准外，标准灯具和校准灯具和标准灯泡的工作时间需要记录并保留。

13　测量不确定度

13.1CNAS

在《汽车和摩托车检测领域典型参数的测量不确定度评估指南及实例》中有部分要求［4］。

13.2GTB导则

在附录中有详细的规定（因内容较多且专业性较强，在此先不做介绍，以后将专门介绍分析）。

14　结论

从以上各方面的比较可以看出，中欧在机动车照明和光信号装置检验试验条件要求上既存在相同点又存在不同之处。两者在环境条件、检测距离、亮度测量、光色测量上要求基本一致；在光源测量、测试转台、样品支架、标准灯泡、供电系统与电气仪表、传感器及光度测试系统、仪器设备校准要求等方面欧洲的要求比国内标准和规范的要求全面和细致。尤其是传感器及光度测试系统，国标只给出了照度计应为国家检定规程中规定的一级照度计（其示值误差不差过±4%）的要求，而GTB导则中则给出了颜色响应、时间响应、线性范围等各方面的要求。在测量不确定度方面两者也有一定的差别。总体而言，两者的规定互相之间没有原则性的矛盾，GTB中的规定确实更加全面集中，国内的要求则有缺失的内容，并且相应的要求分散在不同的文件和标准中。因此建议国内也参照该导则编制相应的机动车灯光检验试验条件标准，明确这些试验条件的最低要求，这样也可以和欧洲的法规要求更好地接轨。

1中国国家标准化管理委员会.GB4599-2007汽车用灯丝灯泡前照灯［S］.北京：中国标准出版社，2008

2中国合格评定国家认可委员会.CNAS-CL13检测和校准实验室能力认可准则在汽车和摩托车检测领域的应用说明［EB/OL］.https://www.cnas.org.cn/images/rkgf/sysrk/rkyyzz/ 2015/06/04/5C8C520192D23E00D2C8507DCFE15031.pdf，2015

3国际汽车照明及光信号装置专家组.CE-3874灯光实验室准确度导则［EB/OL］.http://www.gtb-lighting.org/GTB/documents/docs15/CE-3874_WG-P%20Guidelines%20for% 20photometric%20measurements_Edition%20No.%203，% 202005.pdf，2005

4中国合格评定国家认可委员会.CNAS GL-35汽车和摩托车检测领域典型参数的测量不确定度评估指南及实例［EB/OL］.https://www.cnas.org.cn/images/rkgf/sysrk/rkzn/2014/ 10/31/3CA301E87E068B733456F8998053666F.pdf，2014

Study on Test Conditions about Vehicle Lighting and Light-Signalling Devices between China and Europe

Li Gang，Zhang Xianzhong，Ji Yingping，Fang Xuxiang
Internal Combustion Engine Research Institute，Tianjin University（Tianjin，300072，China）

The test conditions about vehicle lighting and Light-signalling Devices are very important to lighting test，and it is easy to lead to reach a wrong conclusion if the test conditions do not meet the requirements.So the requirements are strict in China and Europe.This article mainly studies on the requirements and puts forward the suggestion that we may constitute a standard refering to Europe an requirements.

Vehicle，Lighting and light-signalling devices test，Test condition

U463.7+9

A

2095-8234（2016）01-0065-04

李钢（1974-），男，高级工程师，主要研究方向为摩托车及零部件检测。

2015-12-11）