汽车前照灯组件可靠性要求与关键试验研究

李嘉

（上海市质量监督检验技术研究院电子电器家用电器质量检验所,上海 201114）

引言

汽车前照灯及组件在车辆灯具中占有主要地位，在车辆行驶中对于改善路面可视度、提供良好的照明、不产生炫目感等，具有重要功能和作用，是保障行车安全和维护城市交通管理很重要的必要装置和安全部件之一。汽车前照灯及其对应的组件的耐久性和可靠性相关的性能优劣将直接对车辆使用的人身和财产安全产生影响。

目前汽车前照灯型式按照采用照明技术主要分为：传统前照灯、自适应前照灯系统（AFS）前照灯和LED前照灯三大类。对应国外标准的体系涉及：欧盟ECE法规、美国SAE标准和FMVSS联邦法规、澳大利亚ADR规范等，对比国标GB其中包括的照准要求、配光性能要求和试验方法、环境耐受性试验和要求与国外标准要求均有相通也有不同之处。

本文基于国家标准GB/T 10485等[1-8]以及德系主流整车企业实际使用的供货技术规范和要求（汽车标准VW80000[9]），给出汽车前照灯组件试验的工作方式，以及机械环境试验和气候环境试验中耐久性和可靠性试验的关键性能试验项目和要求。

1 汽车前照灯组件试验的工作方式

1.1 前照灯灯光循环：加载循环

灯光循环需与特定项目的灯光功能相符。定义灯光循环时需考虑特定要求。

当日间行车灯处于关闭状态时，应开启PO灯。配有侧标志灯的前照灯类型应保持PO灯处于开启状态。前照灯灯光循环曲线见图1所示。

图1 前照灯灯光循环曲线

1.2 前照灯灯光循环：摆动 / 调整循环

在工作方式II.c[9,10]下需控制三项功能：前照灯照明距离调节（LWR）、自适应前照明系统（AFS）和滑动照明距离（GLW）。对应的控制图分别见图2~4所示。

图2 前照灯调节（LWR）控制图

图3 自适应前照灯控制系统（AFS）控制图

图4 滑行照明距离（GLW）控制图

2 机械要求和气候要求中关键试验

2.1 振动试验

1）试验流程、控制和负荷：

该试验基于VW80000标准[9]及以下补充条件进行：

灯具试件固定于整机量产时的安装位置，具体涉及：固定于初始固定点、按量产的制造方式用原装螺栓固定、初始扭矩固定、根据安装条件布置电线和软管、在安装位置测试各轴。

VW80000测试标准中所定义的振动加速度负荷[9]，应在初始固定点进行（在该点进行测量/控制）。

采用以下加速负荷代替VW80000测试标准的振动集合图例D（振动激励为宽带随机振动）[9,11]：

Z方向的严酷度等级为2；X和Y方向的严酷度等级为3；

加速度有效值：严酷度等级2：19.7 m/s²；严酷度等级3：13.9 m/s²。

使用振动集合对VW80000进行扩展，详见表1。

表1 振动集合对应功率谱密度

对于体积大且质量重的试件（例如：发动机、起动机或电池等），可在固定点采用IEC 60068-2-64[12]进行均衡控制。

2）测量、观察和记录：

在测试结束后，除VW80000测试标准的要求外[9]，还需测量并记录紧固螺栓松脱扭矩。

在试验记录报告中需记录试件位置和试验顺序。

3）试验要求：

除VW80000测试标准规定的基本要求外[9]，还应满足以下要求：

在Z方向激励后，明-暗-截止线的位置偏移不应大于±25 mm（距离10 m / Z方向测量，X方向的偏差±50 mm）。

在Y和X方向激励后，明-暗-截止线的位置偏移不应大于±25 mm（距离10 m / Z方向测量，X方向的偏差±50 mm）。

对于能形成一个垂向明-暗-截止线的灯光功能，截止线的偏移最大值为0.1 °（即10 m距离处为17.5 mm）。

试验结束后的松脱扭矩满足规定要求。

2.2 明暗截止线的稳定性

该试验旨在考核光模块自振频率与前照灯光带（明-暗-截止线）的相关性。

1）试验流程、控制和负荷：

加速曲线应通过频谱与车辆的三个轴向相适应。

正弦扫频: （10 ~ 60）Hz；

加速度值：Z方向±1 g（峰值/恒定），X、Y 方向0.35 g（峰值/恒定），（在已知车辆特性值时使用该数据）；

扫频速度：最低15 min/倍频程；

频率步长：1 Hz。

组件的测试结果应通过对整车的测量进行检查和判定。

若明-暗-截止线由多个光模块组成，则应分开测量和评估。

对于驾驶员，特定情况是在会车时，应同时检查敏感的灯光功能。

2）测量、观察和记录：

在Z方向和X、Y方向均要进行测量。

在前照灯结构不发生改变时进行测量。

所需的测量方法应在保证测量结果的准确性和可重复性的前提下与委托方进行协商。

过程应表明谐振频率的升高，并在振幅-频率图中表示出来。

3）试验要求：

在全频率范围内，明-暗-截止线的扩散不能超过±0.27 °（即3 m距离处为±14 mm）；

按照组件设计的定义，自振频率应在（22~ 50）Hz范围以外。

在出现偏差时，明-暗-截止线的最大垂向振幅不得超过的数值详见图5。

图5 最大允许垂直振幅（发动机空转时）

若在寿命试验后使用该项测试，则定义明-暗-截止线的最大扩散值为3 m距离处± 20 mm。

对于能形成一个垂向明-暗-截止线的灯光功能，截止线的偏移最大值为0.1 °（即3 m距离处为5.2 mm）。

2.3 明暗截止线偏移

该试验旨在发现初始热负荷时发生的明-暗-截止线的偏移。

1）试验流程、控制和负荷：

该试验在没有空调的装置上进行。

在交付位置以机械方式调节明-暗-截止线。在工作时进行温度加载的试验条件如下：

工作方式：II.c[9,10]；

试验持续时间：4 h；

试验温度：上限工作温度Tmax；

温度加载阶段之后，将装置冷却至室温Rt。

2）测量、观察和记录：

为持续的确定和评估垂向和水平方向上明-暗-截止线位置，需要使用合适的传感器或者光学观测方法。

若多个灯光功能的明-暗-截止线相同，则应分别进行观测。

3）试验要求：

功能状态A[10]。

明-暗-截止线的偏移不得超过±0.057 °（即10 m距离处为±10 mm）。

3 结语

前照灯在室外行驶的使用过程中，需长时间遭受外界和自身运行产生的气候环境和机械环境等因素的影响，造成灯具装置及其组件的老化、反光器变暗、照射位置偏移和不正确等失效情况，导致前照灯强度不足或照射位置偏差，其可靠性和性能发生的变化，严重时会直接影响汽车的行驶安全和行进速度。

本文参照近年国际上德系主流汽车企业针对3.5 T以下汽车前照灯实际采用的新版供货技术规范和要求，主要对汽车前照灯及组件/模块的可靠性试验中灯具的循环工作方式给出规定，进一步对汽车前照灯的机械要求和气候要求中涉及的三项关键性能试验，即振动试验、明暗截止线的稳定性和明暗截止线偏移，分别给出了试验流程、控制和负荷，试验中测量指标和观察记录的参数以及试验后测量情况，对试验条件设置和试验要求进行了详细阐述与解析。汽车大灯要有足够的发光强度和正确的照射方向，相关检测试验的研究和标准化工作对于指导和推进我国汽车行业及其配件产业链的形成、自主产品设计与研发、技术进步并与国际产品的接轨，以及检测技术及其标准化能力的扩展与提升，都有重要意义和技术价值。