浅谈汽车灯具设计

刘熙 井珍珍 连煜华

摘 要：随着经济和科技水平的快速发展，在汽车产业飞速发展的态势下，新光源、新技术的不断创新和应用，极大地推动了汽车灯具设计制造的发展，它由全封闭前照灯发展到光纤导光系统、由卤素灯泡发展到LED光源模块，发生了翻天覆地的变化，在汽车灯具的设计与制造应用过程中，涉及光学、电子、电器、材料等多项技术，在产品、标准、技术等方面体现出其自身的发展趋势。为此，要在此前提下关注对汽车灯具的设计和制造应用研究，更好地提升汽车灯具的设计应用水平。

关键词：灯具;设计;光源;新技术;工艺

0 引言

随着现代灯光技术的不断提高，人们对汽车灯具的设计要求越来越高，设计要完美呈现功能和美学结合，这样才能在行业中保持竞争力，现代的汽车灯具因为汽车设计不仅减少了生产周期，同时也提高了汽车灯具生产技术水平和质量;本文从汽车灯具的前期设计到后期的工程制造，对现代灯具设计进行了分析和阐述，探讨了现代汽车灯具设计新技术、新工艺、新设计方法，设计检验要求标准。

1 灯具类别和法规要求是设计的基础要求

我们知道，汽车灯具被赋予了车辆安全功能性部件的特性，各种灯具的结构和性能要求都具有国家标准强制性，就比如汽车前照灯中近光和远光的功能主要是提供道路照明功能，其中近光在满足地面照度的同时还需满足不能对其它车辆正常行驶造成眩目，远光需照的远且足够亮，主要用于高速行驶。那么其主要的结构配光单元，是为了实现这一性能目标为主导方向的设计活动，无论灯具的结构如何复杂或者如何简单，都不能偏离了灯具的这一性能指标，比如前照灯法规包括配光性能法规要求和外部安装规定要求，配光性能的基本形式实验范围界定要求。

2 汽车灯具设计

2.1 后尾灯：雾灯、倒车灯、位置灯、置动灯面积

后灯中以要求最高的后雾灯为例：最小60*70的尺寸（或相同面积）;如果是扁长形则要求50*80;（灯泡P21W+红色灯玻，灯体材料ABS+PC），考虑到耐热，其他灯若使用P21W/PY21W灯泡的尺寸也是相同的，后位置灯配光要求低，一般不限尺寸，回复反射器有效面积：大于2500mm^2;深度：倒车灯，灯玻是光面时（反射镜配光光），灯体侧壁深度<90;其他灯：灯玻是光面时（反射镜配光），灯体侧壁深度<120。

2.2 配光镜与灯壳的密封粘接设计

汽车配光镜与灯壳之间的密封粘接有不同的方式，以前组合灯为例，考虑其材质为配光镜PC、灯壳PP，无法实施热板焊接和摩擦焊接，因而采用热熔胶粘接、冷硅胶粘接、PU胶粘接等方式，而不可采用玻壳焊接、超声波焊接等方法。后组合灯则主要采用热板焊接和摩擦焊接的方式，然而摩擦焊接尽管具有显著的粘接优势，然而其成本极其昂贵，因而难以推广性应用。在前组合灯壳粘胶槽设计之中，要使配光镜粘胶筋位于灯壳胶槽的中间，如果存在偏差则会形成空隙而导致内部结构进水，影响灯具的正常使用。因此，要在灯壳胶槽内侧设计凸筋，并确保灯壳胶槽底部与配光镜的间隙在设计值之内，避免胶槽内部胶料空缺的现象。在胶槽的底部还要设计导R角，转角处要设计成圆角，灯壳壁保持在<20?的倾斜角度并保证底部面的水平状态。配光镜段差尺寸要<0.2mm，粘胶筋厚度要>3mm，并保持R>70的转折部，并使卡榫结构和螺丝锁紧结构相咬合。在高位制动灯，测转向灯，牌照灯的焊接筋的设计之中，通常选取PMMA、PC、PC+ABS、ABS的材料，其设计结构的相关参数主要包括有：灯具互熔接高度>1mm、焊接后间隙>2.5mm，并要控制好熔筋尺寸，确保灯具的密封性。

2.3 光学设计

传统的前照灯自由曲面反射镜设计是利用大型工作站的UG、CATIA等大型三维CAD软件以及针对光学系统二次开发的软件包，用光源成像和照度模拟来设计。在CAD系统中，应用二次开发工具建立光路的反射与折射模型，将三维软件中自由曲面的数据微分成n块小的曲面，当被微分的小曲面足够多时，每块小的曲面可以近似成小的平面。这样就可算出光源（灯丝）经小的曲面反射后在屏幕成像的区域。同时，根据光源模型，也可计算该区域的照度。经n块小的曲面的模拟叠加后，就可模拟光源整个自由曲面经反射作用后在屏幕上的成像状况和照度分布。在CAD系统中建立成像和照度模拟工具，开发具有针对性的二次软件包，对传统自由曲面的配光设计来说尤其重要。它能帮助车灯光学系统的设计人员对自己的设计及其设计结果作快速的反应，极大地缩短了设计时间和周期，并提供修改思路，使设计人员能够实时监控自己的设计效果，适时做出相应调整来达到预定的设计目标。现代的车灯光学系统设计更为先进。

3 设计方活

3.1 灯具设计效果图

根据整车的设计风格和设计要求来构思部件的设计，使灯具的设计与整车是相合符合的，起到画龙点睛的作用，灯具效果图展现各个功能灯的清晰结构、位置、大小，同时要表现出各个灯发光的效果。

3.2 灯具设计爆炸图

灯具爆炸图的作用是图解说明各个构件，装配示意图，非常明确地传达出灯具各个细节之间的关系，细节的形态，细节的大小、材质，用于指导数据师构建三维数据，同时用于指导后期模型难制作。

3.3 灯具设计效果图评审

设计师根据整车造型，设计绘制灯具效果，整理成报告，组织设计评审，确定最终适合整车设计的灯具设计，确定好的效果图，根据1：1大小，打印帖在整车上，同整车一起评审。

3.4 燈具与车身的设计

汽车灯具与车身之间要保持良好的契合性，要充分考虑灯具与车身之间的间隙、面差等数值，必须使之在设计规定范畴之内，预留足够的间隙、面差值，保证灯具的完好性，避免变形破裂而出现渗水的现象。

4 结语

设计活动是生产制造企业的前置环节，其高效性和准确性的需求是现代精益生产的主要目标，不断适应市场的需求，不仅仅是对各个设计要素的特征进行有效分析和准确分类，同时也需要建立简单、实用、易操作的设计管理模式和设计检查体系，以确保设计过程中各个要素间有机的结合、相互促进，形成良好的设计体系。

参考文献：

[1]梁海志，刘东静，陆翰等.LED汽车灯具防雾装置设计及应用[J].汽车电器，2017（12）：48-49.

[2]周贵.LED前组合灯透镜组件的工艺性论证实例[J].轻工科技，2017（09）：54-55.

[3]毛普元.新型汽车灯具的防雾设计探讨[J].汽车与驾驶维修（维修版），2018（03）：18-20.