李　鋼　張憲忠　紀(jì)迎平　方素香

（天津大學(xué)內(nèi)燃機研究所　天津　300072）

中歐機動車照明和光信號裝置檢驗試驗條件的研究

李鋼張憲忠紀(jì)迎平方素香

（天津大學(xué)內(nèi)燃機研究所天津300072）

機動車照明和光信號裝置檢驗試驗條件對于燈光檢驗非常重要，試驗條件不滿足要求很有可能引起檢驗結(jié)果的誤判。因此，國內(nèi)和歐洲對此都有非常嚴(yán)格的要求。分別對這些要求進行詳細的介紹和比較，并給出了國內(nèi)參照歐洲的要求制定相應(yīng)的機動車燈光檢驗試驗條件標(biāo)準(zhǔn)的建議。

機動車 照明和光信號裝置檢驗 試驗條件

引言

燈具是機動車上的重要安全部件，對夜間和光線不好時駕駛員和其他道路使用者的安全至關(guān)重要，因此世界各主要的機動車生產(chǎn)和消費國家（地區(qū)）對機動車上的各種照明和光信號裝置的性能要求非常全面和嚴(yán)格。聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會（ECE）在其發(fā)布的135項各類機動車安全性能法規(guī)中有超過1/4的項目都是對燈具性能的要求；我國的機動車燈光標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容上大多采用的是歐洲的ECE法規(guī)，經(jīng)過近30年的發(fā)展已經(jīng)形成比較完善的燈光標(biāo)準(zhǔn)體系。在這些標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)中，機動車燈具檢驗試驗條件的要求都是非常重要的，因為燈光試驗需要非常精準(zhǔn)的試驗條件，試驗條件不滿足要求會嚴(yán)重影響試驗結(jié)果，從而導(dǎo)致誤判的發(fā)生。我國雖然在機動車燈具要求的技術(shù)內(nèi)容上參照的是歐洲法規(guī)，但在具體的試驗條件上并不與其完全一致。

我國機動車燈具的試驗條件要求主要在機動車燈光國家標(biāo)準(zhǔn)（主要是GB4599-2007《汽車用燈絲燈泡前照燈》）和中國合格評定國家認(rèn)可委員會（CNAS）編制的 CNAS-CL13《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認(rèn)可準(zhǔn)則在汽車和摩托車檢測領(lǐng)域的應(yīng)用說明》中［1-2］。聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會對燈光實驗室的要求主要在國際汽車照明及光信號裝置專家組（GTB）光學(xué)工作組制定的《燈光實驗室準(zhǔn)確度導(dǎo)則》（《Photometry Laboratory Accuracy Guidelines》）中提出［3］。下面針對中歐在燈光檢驗方面的具體試驗條件進行詳細介紹。

1　環(huán)境條件

1.1國標(biāo)

試驗暗室應(yīng)無漏光，其環(huán)境條件不影響光束的透射性能和儀器精確度。

1.2CNAS-CL13

汽車和摩托車照明及信號裝置配光性能測試暗室的環(huán)境條件應(yīng)符合檢測標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；燈光測試暗室內(nèi)應(yīng)有良好的封閉防塵措施；在光度測試的整個區(qū)域內(nèi)應(yīng)無人體可感受的明顯氣流擾動；測量設(shè)備及傳感器所在區(qū)域的溫度應(yīng)控制在（23±5）℃，傳感器配備恒溫控制（或補償）裝置除外；相對濕度不高于80%；應(yīng)有相應(yīng)的措施確保各光度計探頭不受來自試驗室墻壁、地面或其內(nèi)物體的反射光的影響。

1.3GTB導(dǎo)則

應(yīng)控制實驗室的環(huán)境變化，以使其對光度測量的影響最小。溫度和濕度會對電子設(shè)備及光度測量設(shè)備產(chǎn)生影響，除非測試設(shè)備的設(shè)計已經(jīng)將這些環(huán)境參數(shù)進行修正，光度測試實驗室應(yīng)具有比較穩(wěn)定的溫度和濕度，以盡量減小其對設(shè)備的影響。室內(nèi)溫度偏差應(yīng)控制在±5℃以內(nèi)，最大相對濕度應(yīng)控制在80%以內(nèi)。過大的溫度偏差或空氣流動可能使20 m測試距離以外的發(fā)光強度測量不穩(wěn)定。在封閉的長測試通道中進行光度測量時，通道內(nèi)的溫度應(yīng)該保持一致。

2　前照燈照度和光信號裝置發(fā)光強度檢測距離要求

2.1國標(biāo)

1）前照燈照度：配光性能應(yīng)在距離前照燈基準(zhǔn)中心前25 m的屏幕上測量。

2）光信號裝置發(fā)光強度：測量距離應(yīng)使光度學(xué)二次方反比例定律適用；從基準(zhǔn)中心觀察，光接收器的張角應(yīng)在10′到1°范圍內(nèi)。

2.2GTB導(dǎo)則

1）前照燈照度：前照燈的測量應(yīng)在25 m處進行，若測量位置在平面上分布則還應(yīng)進行修正。修正公式為cos φ修正=cos φ3（φ為測試點與基準(zhǔn)中心之間的夾角）。

2）光信號裝置發(fā)光強度：發(fā)光強度應(yīng)在一立體角單元中測量，測量距離應(yīng)保證光度學(xué)二次方反比例定律適用。

3）由于不同功能燈具進行光度測量時的距離不同，因此光度傳感器的入射孔面積就決定了測量點光通量的入射立體角。近距離的測量應(yīng)避免使用大孔徑光度傳感器。若測量距離大于或等于10 m，除有特別說明，傳感器的有效面積應(yīng)不超過以測量位置為基準(zhǔn)的10′弧度角對應(yīng)的范圍。當(dāng)測試距離小于10 m時，傳感器的有效面積應(yīng)不超過以測量位置為基準(zhǔn)的20′弧度角對應(yīng)的范圍。

3　亮度的測量

3.1國標(biāo)

亮度測量應(yīng)垂直于漫反射面測量，允許在測量點的任何方向上有5°的偏差，測量點為直徑25 mm的圓。

3.2GTB導(dǎo)則

對牌照板進行亮度測量時，應(yīng)測量被測面上直徑為25 mm范圍內(nèi)的平均值。測量時測試探頭應(yīng)垂直于被測面，若不能垂直則最大偏差不能超過±5%。

4　光色的測量

4.1國標(biāo)

對于半封閉式燈具，應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)光源A（2 856 K），對于封閉式燈具，應(yīng)在試驗電壓下進行檢驗。

4.2GTB導(dǎo)則

對于可更換光源的燈具，應(yīng)在2856K的色溫下進行測量。對于不可更換光源燈具，應(yīng)在6.75 V、13.5 V或28.0 V下進行測量。

5　光通量的測量

5.1國標(biāo)

在燈光國標(biāo)中無要求，在專業(yè)檢驗光源光通量標(biāo)準(zhǔn)中有要求。

5.2GTB導(dǎo)則

光通量一般在積分球中進行測量，測量時應(yīng)使用光通量標(biāo)準(zhǔn)燈泡。應(yīng)在不同的位置對光源進行測量以使測量結(jié)果盡量接近真值。也可使用分布式光度計法對光通量的絕對值進行測量，用該方法測量時不需要使用光通量標(biāo)準(zhǔn)燈泡。

6　光源的測量

6.1國標(biāo)

在燈光國標(biāo)中無要求，在專業(yè)檢驗光源光通量標(biāo)準(zhǔn)中有要求。

6.2GTB導(dǎo)則

測量光源尺寸、遮光屏等參數(shù)的設(shè)備分辨率至少應(yīng)達到：尺寸，0.1 mm；角度，0.5°。光源在使用時應(yīng)在基準(zhǔn)光通量對應(yīng)的電流值下工作。

7　測試用樣品支架

7.1國標(biāo)

無要求。

7.2GTB導(dǎo)則

1）樣品的固定：被測燈具應(yīng)該安裝在剛性的測試支架上，安裝位置應(yīng)與該燈具在車輛上的設(shè)計應(yīng)用位置一致，設(shè)計應(yīng)用位置應(yīng)該在使用說明書中給出。若燈具安裝在特殊車輛上，其設(shè)計安裝位置應(yīng)采用該車輛說明書的要求。多應(yīng)用的燈具應(yīng)該在每個設(shè)計應(yīng)用位置或等效位置進行測量。所有燈具的安裝扭矩必須明確，除設(shè)計成吸收沖擊或振動的狀態(tài)外，給出的扭矩應(yīng)該可以有效地緊固特定的墊片。

2）測試支架的定位：為提高燈具定位的準(zhǔn)確度，應(yīng)充分考慮測試支架基座的剛性和平面度、支架結(jié)構(gòu)的剛性、機械調(diào)整機構(gòu)行程等參數(shù)的影響。測試支架的設(shè)計應(yīng)滿足制造商給出的最小公差要求。

3）定位誤差：各軸向誤差應(yīng)不大于±0.5°。

8　測試轉(zhuǎn)臺和配光屏幕

8.1國標(biāo)

測試轉(zhuǎn)臺：各測量方向的角度偏差應(yīng)不大于15′；配光屏幕：顏色應(yīng)便于光束照準(zhǔn)，配光測試時應(yīng)消除雜散光影響。

8.2GTB導(dǎo)則

配光屏幕無要求；測試時可使用水平軸固定式轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)或垂直軸固定式轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)。使用垂直軸固定式轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)時需要進行角度轉(zhuǎn)換。與上述轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)不同的其他可實現(xiàn)測量角度的方法也可以使用。轉(zhuǎn)臺允許誤差為±0.05°，角度分辨率為0.01°。特殊情況下轉(zhuǎn)臺誤差為±0.1°，角度分辨率為0.03°也可接受。

9　供電系統(tǒng)與電氣儀表

9.1國標(biāo)

配光測試時應(yīng)采用直流穩(wěn)壓電源；電氣儀表準(zhǔn)確度不低于0.2級。

9.2GTB導(dǎo)則

1）供電電源：除非有特殊要求，所有光度測試均應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)的直流電源進行供電。直流電源應(yīng)符合下述要求：輸入電壓調(diào)解率：±0.1%；波動和噪聲：最大0.4%；穩(wěn)定性：光度測量過程中，電源輸出電壓應(yīng)穩(wěn)定在±0.1%范圍內(nèi)。

2）電壓測量應(yīng)使用最小阻抗10 mΩ、示值誤差0.05%，最大量程至少為20 V的4位半直流數(shù)字電壓表。電壓的測量點應(yīng)盡量靠近被測燈具的電源輸入端。

3）電流測量應(yīng)使用4位半直流數(shù)字儀表，示值誤差0.1%。

10　標(biāo)準(zhǔn)燈泡

10.1國標(biāo)

對于裝用燈絲燈泡的前照燈，根據(jù)前照燈設(shè)計裝用的燈絲燈泡數(shù)量，測試應(yīng)使用相應(yīng)類型和相同數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)燈絲燈泡。

10.2GTB導(dǎo)則

若無特殊要求，所有的光度測試均應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)燈泡。使用標(biāo)準(zhǔn)燈泡時應(yīng)使其工作在基準(zhǔn)光通量對應(yīng)的電流值下。使用標(biāo)準(zhǔn)燈泡前應(yīng)對其進行充分的預(yù)熱，直到它發(fā)出的光通量穩(wěn)定在目標(biāo)值的0.5%之內(nèi)，對于琥珀色燈泡的預(yù)熱還應(yīng)考慮到燈泡顏色變化的穩(wěn)定。

11　傳感器及光度測試系統(tǒng)

11.1國標(biāo)

照度計應(yīng)為國家檢定規(guī)程中規(guī)定的一級照度計（其示值誤差不超過±4%）。

11.2CNAS-CL13

在準(zhǔn)備測量的狀態(tài)下，各光度計探頭所探測到的雜散光，其示值不得大于如下要求：前照燈、前霧燈：0.005 lx，信號燈：0.01 cd，回復(fù)反射器及回復(fù)反射材料：1.0 mcd/lx。

11.3GTB導(dǎo)則

測量發(fā)光強度、照度應(yīng)使用照度計。當(dāng)暴露在最大允許光照強度下時，測量單元應(yīng)能穩(wěn)定工作，不出現(xiàn)老化現(xiàn)象。照度計或測量單元應(yīng)在最大允許光照強度范圍內(nèi)保持線性響應(yīng)。照度計的光譜靈敏度應(yīng)符合光譜響應(yīng)曲線V（λ），V（λ）光譜響應(yīng)誤差：f1≤2%；線性誤差：f3≤0.2%；顯示誤差：f4≤0.2%；老化誤差：f5≤0.2%；溫度響應(yīng)：f6≤0.2%/K。

1）顏色響應(yīng)：測量設(shè)備需要有良好的光譜響應(yīng)曲線。光譜校準(zhǔn)應(yīng)使用帶寬5 nm、步長5 nm的單色光在可見光波段進行。各波段的測量準(zhǔn)確度要求如下：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%。若傳感器的準(zhǔn)確度不符合要求則應(yīng)進行修正。

2）絕對響應(yīng)：白光絕對響應(yīng)準(zhǔn)確度如表1所示。

3）時間響應(yīng)：測試系統(tǒng)的時間響應(yīng)應(yīng)與光源的變化時間相適應(yīng)。當(dāng)燈具轉(zhuǎn)換為高電壓的工作狀態(tài)時，應(yīng)對該電壓進行監(jiān)測，系統(tǒng)的時間常數(shù)應(yīng)盡量長，檢波調(diào)制應(yīng)低于1%。對于閃爍工作的燈具，可在閃爍的情況下進行測量，此時的時間常數(shù)應(yīng)短到不能影響光信號上升時間的1%。

4）線性范圍：測試系統(tǒng)的線性范圍應(yīng)至少涵蓋典型被檢燈具的全部發(fā)光強度。在線性范圍以外，非線性響應(yīng)的偏離不能超過2.5%。

表1　光度測試系統(tǒng)白光絕對響應(yīng)準(zhǔn)確度

5）光色的測量：光色的測量有多種方法，最常用的是光譜輻射測色法，該方法將入射光分光成單色光，測量出光譜曲線進而計算并得出測試結(jié)果。三刺激值測色法也較為常用，該方法可用于快速測量，但不能得到光譜數(shù)據(jù)，光色測量的重復(fù)性也較低。光色測試儀器必須符合下列光譜特性要求：

①光譜測試設(shè)備：最大帶寬：全波段5 nm；最大光譜步長：5 nm；探測器相對強度：±3%；色指標(biāo)測量精度：±0.005。

②三刺激值測試設(shè)備：探測器相對強度：±5%；色指標(biāo)測量精度：±0.005。

③CCD光譜儀：最大帶寬：全波段5 nm；最大光譜步長：5 nm；探測器相對強度：±5%；色指標(biāo)測量精度：±0.005。

12　儀器校準(zhǔn)檢定周期要求

12.1國標(biāo)

無要求，在相應(yīng)設(shè)備的國家檢定規(guī)程中會有明確要求，一般每年校準(zhǔn)檢定一次。

12.2GTB導(dǎo)則

1）一般儀器：電壓表、電流表、標(biāo)準(zhǔn)燈泡和標(biāo)準(zhǔn)燈等試驗器具應(yīng)該至少每年進行一次計量檢定，或與其他標(biāo)準(zhǔn)器具進行比較。實驗室應(yīng)保留相關(guān)數(shù)據(jù)記錄。

2）傳感器或光度測試系統(tǒng)：傳感器或光度測試系統(tǒng)每年應(yīng)至少進行一次顏色響應(yīng)、線性響應(yīng)的計量檢定。

3）標(biāo)準(zhǔn)燈和標(biāo)準(zhǔn)燈泡：除了每年的校準(zhǔn)外，標(biāo)準(zhǔn)燈具和校準(zhǔn)燈具和標(biāo)準(zhǔn)燈泡的工作時間需要記錄并保留。

13　測量不確定度

13.1CNAS

在《汽車和摩托車檢測領(lǐng)域典型參數(shù)的測量不確定度評估指南及實例》中有部分要求［4］。

13.2GTB導(dǎo)則

在附錄中有詳細的規(guī)定（因內(nèi)容較多且專業(yè)性較強，在此先不做介紹，以后將專門介紹分析）。

14　結(jié)論

從以上各方面的比較可以看出，中歐在機動車照明和光信號裝置檢驗試驗條件要求上既存在相同點又存在不同之處。兩者在環(huán)境條件、檢測距離、亮度測量、光色測量上要求基本一致；在光源測量、測試轉(zhuǎn)臺、樣品支架、標(biāo)準(zhǔn)燈泡、供電系統(tǒng)與電氣儀表、傳感器及光度測試系統(tǒng)、儀器設(shè)備校準(zhǔn)要求等方面歐洲的要求比國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求全面和細致。尤其是傳感器及光度測試系統(tǒng)，國標(biāo)只給出了照度計應(yīng)為國家檢定規(guī)程中規(guī)定的一級照度計（其示值誤差不差過±4%）的要求，而GTB導(dǎo)則中則給出了顏色響應(yīng)、時間響應(yīng)、線性范圍等各方面的要求。在測量不確定度方面兩者也有一定的差別?？傮w而言，兩者的規(guī)定互相之間沒有原則性的矛盾，GTB中的規(guī)定確實更加全面集中，國內(nèi)的要求則有缺失的內(nèi)容，并且相應(yīng)的要求分散在不同的文件和標(biāo)準(zhǔn)中。因此建議國內(nèi)也參照該導(dǎo)則編制相應(yīng)的機動車燈光檢驗試驗條件標(biāo)準(zhǔn)，明確這些試驗條件的最低要求，這樣也可以和歐洲的法規(guī)要求更好地接軌。

1中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB4599-2007汽車用燈絲燈泡前照燈［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008

2中國合格評定國家認(rèn)可委員會.CNAS-CL13檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認(rèn)可準(zhǔn)則在汽車和摩托車檢測領(lǐng)域的應(yīng)用說明［EB/OL］.https://www.cnas.org.cn/images/rkgf/sysrk/rkyyzz/ 2015/06/04/5C8C520192D23E00D2C8507DCFE15031.pdf，2015

3國際汽車照明及光信號裝置專家組.CE-3874燈光實驗室準(zhǔn)確度導(dǎo)則［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中國合格評定國家認(rèn)可委員會.CNAS GL-35汽車和摩托車檢測領(lǐng)域典型參數(shù)的測量不確定度評估指南及實例［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，F(xiàn)ang 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

李鋼（1974-），男，高級工程師，主要研究方向為摩托車及零部件檢測。

2015-12-11）