周 濤

（國(guó)家機(jī)動(dòng)車(chē)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（上海），同濟(jì) 大學(xué) 201805）

1 機(jī)動(dòng)車(chē)燈具的作用及要求

1.1 機(jī)動(dòng)車(chē)燈具的作用

汽車(chē)燈具可分為兩大類(lèi)，外部照明裝置（照明燈）和信號(hào)裝置（信號(hào)燈）。其中照明燈的功能，是在黑暗環(huán)境中照亮汽車(chē)行駛前方的路面。照明燈主要是指前照燈、前霧燈、倒車(chē)燈；光信號(hào)裝置包括汽車(chē)信號(hào)燈和回復(fù)反射器。信號(hào)燈中又包括轉(zhuǎn)向指示燈、制動(dòng)燈、后霧燈和位置燈等。信號(hào)燈的功能，是向其他道路使用者表明本車(chē)的存在，以及本車(chē)將要轉(zhuǎn)向某一方向或正在制動(dòng)減速等，以引起對(duì)其特別關(guān)注。

1.2 機(jī)動(dòng)車(chē)燈具的要求

安裝在車(chē)輛上的這些燈具，為了在道路行駛過(guò)程中發(fā)揮其本身應(yīng)具備的功能，必須同時(shí)滿足以下兩個(gè)特性要求，缺一不可：

（1）是單體燈具本身的光分布要求（即配光性能）

每個(gè)功能的燈具，為了實(shí)現(xiàn)它特定的作用，它的空間光分布必須滿足特定的配光要求。目前現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，針對(duì)每種功能燈具的配光性能要求都有嚴(yán)格明確的要求及試驗(yàn)方法，如前照燈、制動(dòng)燈、轉(zhuǎn)向燈、位置燈等。涉及到車(chē)輛行駛安全問(wèn)題，這些內(nèi)容均為國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。

（2）是燈具在車(chē)輛上的安裝位置及布局要求

車(chē)輛外部，安裝燈具的種類(lèi)、數(shù)量、位置、色度以及整體布局都有嚴(yán)格的安裝要求，目的是為了滿足燈具在車(chē)輛上的幾何可見(jiàn)度。每種功能的燈在車(chē)輛上的相對(duì)位置、數(shù)量在GB4785中都有嚴(yán)格的規(guī)定，目的是使車(chē)輛在夜間行駛時(shí)的行車(chē)信號(hào)、車(chē)輛輪廓，能夠準(zhǔn)確地被其他道路使用者接受和識(shí)別。

2 機(jī)動(dòng)車(chē)燈具產(chǎn)品管理制度及配光性能測(cè)試方法

2.1 認(rèn)證管理制度

機(jī)動(dòng)車(chē)燈具產(chǎn)品作為影響車(chē)輛行駛安全的主要部件，政府對(duì)該產(chǎn)品的管理是實(shí)施國(guó)家強(qiáng)制性認(rèn)證（簡(jiǎn)稱(chēng)CCC）和公告管理。CCC認(rèn)證是由機(jī)動(dòng)車(chē)燈具生產(chǎn)企業(yè)直接向有關(guān)部門(mén)提出申請(qǐng)認(rèn)證，公告管理則是由整車(chē)企業(yè)把機(jī)動(dòng)車(chē)燈具產(chǎn)品作為整車(chē)公告試驗(yàn)內(nèi)容的一部分上報(bào)到管理部門(mén)。兩者形式不同，但對(duì)燈具產(chǎn)品的考核項(xiàng)目、檢測(cè)方法和要求是一致的，都是以單獨(dú)的車(chē)燈為試驗(yàn)樣品做檢驗(yàn)，并且必須滿足配光性能的要求。

2.2 配光性能測(cè)試方法

目前國(guó)際通用的配光性能試驗(yàn)的原理是將車(chē)燈在實(shí)際道路上光線傳播的方向和強(qiáng)度要求轉(zhuǎn)換成試驗(yàn)室內(nèi)固定屏幕上的要求。通常照明燈的測(cè)試屏幕為距離燈具中心25m處，信號(hào)燈的測(cè)試屏幕普遍為 3.16m。單體燈具利用測(cè)試支架模擬實(shí)車(chē)裝車(chē)位置，安裝在配光測(cè)試平臺(tái)上，通過(guò)三軸旋轉(zhuǎn)測(cè)試平臺(tái)，逐一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)要求的系列位置點(diǎn)或區(qū)域進(jìn)行發(fā)光強(qiáng)度的測(cè)量。試驗(yàn)室在測(cè)試時(shí)，確保單體燈具模擬實(shí)車(chē)安裝位置的唯一依據(jù)是廠家提供的測(cè)試支架，支架的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到配光性能的有效性。

3 測(cè)試支架的重要性

3.1 測(cè)試支架的設(shè)計(jì)出處

在整車(chē)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程中，車(chē)燈的外觀和安裝位置屬于車(chē)身設(shè)計(jì)的一部分，設(shè)計(jì)方案確定后，車(chē)燈的具體開(kāi)發(fā)實(shí)施過(guò)程是交給車(chē)燈的供應(yīng)商來(lái)開(kāi)展，燈廠設(shè)計(jì)過(guò)程中除了完成光學(xué)性能相關(guān)的設(shè)計(jì)，還必須符合裝車(chē)后與車(chē)身的整體匹配要求。為了保證匹配性，整車(chē)廠與車(chē)燈供應(yīng)商會(huì)在出樣件前，確定一個(gè)基準(zhǔn)模具，作為雙方的工藝基準(zhǔn)。車(chē)燈企業(yè)在制作光學(xué)測(cè)試用的測(cè)試支架時(shí)，也是基于該基準(zhǔn)模具的數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)。

3.2 測(cè)試支架應(yīng)具備的尺寸要求

通常情況下，每個(gè)燈具都會(huì)有制作用于配光試驗(yàn)的測(cè)試支架。支架上的安裝孔位尺寸必須與實(shí)際車(chē)上的位置相同，確保模擬真實(shí)的裝車(chē)位置。整個(gè)支架的底座被設(shè)計(jì)成能平面，并配備通用的安裝孔能用固定于燈具配光性能的測(cè)試平臺(tái)上。最重要的尺寸是車(chē)燈企業(yè)根據(jù)光學(xué)設(shè)計(jì)標(biāo)注該燈具中所有功能的燈具的光學(xué)基準(zhǔn)中心位置，基準(zhǔn)中心是在該功能燈具配光性能測(cè)試時(shí)的樣品旋轉(zhuǎn)中心，要求中每個(gè)測(cè)試點(diǎn)各個(gè)空間角的確定都是以該基準(zhǔn)中心為基礎(chǔ)。組合燈具中每個(gè)功能的基準(zhǔn)中心基本都是獨(dú)立的，通常測(cè)試支架上會(huì)在X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸上標(biāo)注出每個(gè)功能等基準(zhǔn)中心點(diǎn)位，以便于配光測(cè)試設(shè)備中的旋轉(zhuǎn)中心與之重合，進(jìn)行有效測(cè)量。

3.3 測(cè)試支架對(duì)配光性能測(cè)試結(jié)果的影響

3.3.1 不考慮測(cè)試支架誤差的配光性能不確定分析

配光性能的測(cè)試結(jié)果是一系列點(diǎn)或者區(qū)域的照度值（單位：lx）或者光強(qiáng)值（單位：cd）。在對(duì)常規(guī)的配光性能測(cè)量不確定度評(píng)定方法中，考慮的不確定度來(lái)源有標(biāo)準(zhǔn)光源、照度計(jì)精度、電流電壓、測(cè)量距離、轉(zhuǎn)臺(tái)角度等因素，數(shù)學(xué)模型為：

式中：E0——被測(cè)量點(diǎn)的照度值；

L0——轉(zhuǎn)臺(tái)基準(zhǔn)中心至屏幕 HV點(diǎn)的理論距離25M；

E——光學(xué)傳感器測(cè)得的照度值；

L——轉(zhuǎn)臺(tái)基準(zhǔn)中心至屏幕HV點(diǎn)的實(shí)際距離；

α——表示測(cè)量點(diǎn)至回轉(zhuǎn)中心的連線和基準(zhǔn)軸線的夾角的實(shí)際值。

根據(jù) CNAS-GL35：2014《汽車(chē)和摩托車(chē)檢測(cè)領(lǐng)域典型參數(shù)的測(cè)量不確定度評(píng)估指南》中前照燈配光性能不確定度評(píng)定的實(shí)例中得知某個(gè)點(diǎn)的不確定度大概在1.8%，（k = 2）。

上述的評(píng)定方法是以理想樣品為基礎(chǔ)上的實(shí)驗(yàn)室評(píng)定方法，把燈具和測(cè)試支架合成一個(gè)穩(wěn)定整體作為試驗(yàn)對(duì)象來(lái)開(kāi)展。實(shí)際情況中，由于整車(chē)車(chē)身匹配參數(shù)的傳遞、光學(xué)基準(zhǔn)中心的確定、測(cè)試支架本身的制造工藝以及燈具與支架間的半柔性連接方式等因素，測(cè)試支架模擬的燈具裝車(chē)與實(shí)際裝車(chē)情況的空間位置之間的誤差對(duì)結(jié)果的影響是不容忽視的，并且是無(wú)法修正的。

3.3.2 測(cè)試支架對(duì)配光性能測(cè)量有效性的影響

圖1

在常規(guī)配光性能的測(cè)量原理中，被測(cè)樣品是安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，在距離25m或者3.16m處的放置受光器來(lái)測(cè)量數(shù)據(jù)，以 3.16m為例，LMT配光測(cè)試系統(tǒng)受光器探頭的直徑約3.3cm左右，根據(jù)三角函數(shù)轉(zhuǎn)化。

如果角度誤差超過(guò)0.6度（3.16m），那么實(shí)際測(cè)試點(diǎn)已經(jīng)不在是所應(yīng)模擬的測(cè)試點(diǎn)了，測(cè)試結(jié)果變得無(wú)效，測(cè)量距離越大，角度允許偏差越小。目前國(guó)內(nèi)機(jī)動(dòng)車(chē)燈具試驗(yàn)室使用的常見(jiàn)的進(jìn)口配光測(cè)試設(shè)備，轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)角精度在±0.01左右，能滿足要求，但企業(yè)制作的測(cè)試支架，從現(xiàn)狀來(lái)看，其誤差卻很難保證，甚至有些企業(yè)不提供測(cè)試支架。由此引起試驗(yàn)結(jié)果差異卻很難被發(fā)現(xiàn)和修正，通常我們會(huì)認(rèn)為這是一種樣品裝夾上的隨機(jī)誤差，用多次測(cè)量平均法去減少誤差，但實(shí)際并非如此。如圖1，圖中Point 1為正確的測(cè)試點(diǎn)，由于測(cè)試支架尺寸偏差或者樣品裝夾，導(dǎo)致測(cè)試點(diǎn)偏離至Point 2或者Point 3的情況。如果車(chē)燈在某一個(gè)被測(cè)點(diǎn)附近光分布較均勻時(shí)，雖然不同點(diǎn)（Point 1和Point 2），但從測(cè)試結(jié)果的照度或者光強(qiáng)本身的值來(lái)看相差甚微，但如果該點(diǎn)附近的光分布不均勻（Point 1和Point3），那最后的測(cè)試結(jié)果值又相差很大。測(cè)試結(jié)果的值差異的角度偏差并無(wú)直接關(guān)系，而是與燈具本身發(fā)光均勻性相關(guān)。

這將導(dǎo)致配光性能測(cè)試合格的燈具，裝車(chē)后實(shí)際的光分布不能起到應(yīng)有的照明和光信號(hào)傳遞作用，或者是裝車(chē)后能起到作用的燈具，在單體的配光性能試驗(yàn)中不合格。這使單體燈具的配光性能的測(cè)量未達(dá)到原應(yīng)達(dá)到的目的，即測(cè)量失效。

4 結(jié)束語(yǔ)

車(chē)燈配光性能考核的目是確保車(chē)燈在車(chē)輛安全行駛中應(yīng)起到的照明、光信號(hào)傳遞作用。由于試驗(yàn)條件的限值，配光性能檢測(cè)只能通過(guò)測(cè)試支架模擬實(shí)際安裝位置在試驗(yàn)暗室進(jìn)行。本文通過(guò)分析，指出測(cè)試支架尺寸偏差可能引起配光性能的失效原因。建議生產(chǎn)企業(yè)能夠意識(shí)到車(chē)燈測(cè)試支架的重要性，并嚴(yán)格控制， 也建議車(chē)燈企業(yè)在光學(xué)設(shè)計(jì)中對(duì)光強(qiáng)分布的均勻性和可見(jiàn)范圍留出足夠的設(shè)計(jì)余量。