鄧 瑞

LED光源在N2類車型側(cè)轉(zhuǎn)向燈中的應(yīng)用

鄧 瑞

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章從一款N2類車型側(cè)轉(zhuǎn)向燈設(shè)計思路出發(fā)，將車用級別LED顆粒作為發(fā)光光源，重點介紹和討論了LED光源應(yīng)用于側(cè)轉(zhuǎn)向燈中的結(jié)構(gòu)設(shè)計思路、配光思路和電路設(shè)計思路，用以綜合兼顧產(chǎn)品經(jīng)濟性和耐久度，為研究LED在N2類商用車型中的設(shè)計應(yīng)用提供方法和建議。

側(cè)轉(zhuǎn)向燈；LED；結(jié)構(gòu)設(shè)計

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-31-03

前言

我國國標《GB4785-汽車及掛車外部照明和光信號裝置的安裝規(guī)定》中對于側(cè)轉(zhuǎn)向信號燈的配光要求隨著配用車型的不同而不同。法規(guī)規(guī)定，N2類車型，采用第6類側(cè)轉(zhuǎn)向信號燈配光要求，其發(fā)光強度最小值為50Lx，強度要求較高。

傳統(tǒng)的商用車N2類車型側(cè)轉(zhuǎn)向燈，由于成本因素，一般普遍選用鹵素?zé)襞荩?1W）來實現(xiàn)第6類側(cè)轉(zhuǎn)向信號燈的配光，以滿足車側(cè)、車后方的高配光要求。由于光源單一，且為獨立的一個燈泡，需要兼顧車側(cè)和車后兩個方向的配光，配光難度較大，必須借助較大的反射面進行燈光配光。因燈泡配光、布置空間及散熱空間的需求，一般設(shè)計的燈具體積較大。

同時，我國N2類車型一般采用24V車用電壓，使用較大功率燈泡（21W）時，電路設(shè)計中還需要配備獨立的閃光控制器、電路保護器，導(dǎo)致系統(tǒng)成本較高。

且傳統(tǒng)鹵素光源因其為燈絲玻璃燈泡結(jié)構(gòu)和卡座通電特點，在N2類載貨車的使用中較易因惡劣工況而損壞。

本文從整體設(shè)計角度出發(fā)，重點介紹和討論N2類車型側(cè)轉(zhuǎn)向燈采用LED光源后的設(shè)計思路。聚焦解決系統(tǒng)成本較高，燈具結(jié)構(gòu)體積較大，配光實現(xiàn)困難、耐久度差等傳統(tǒng)鹵素光源存在的問題，為研究LED在N2類車型側(cè)轉(zhuǎn)向中的應(yīng)用提供方法和建議。

1 設(shè)計思路概述

利用LED顆粒體積較小的特點，結(jié)構(gòu)上充分壓縮，進行空間上的優(yōu)化，使整體燈具相對于傳統(tǒng)鹵素側(cè)轉(zhuǎn)向燈體積減小，重量減輕。

利用LED光源發(fā)光具有較強方向性的特點，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上進行優(yōu)化設(shè)計，由單純的燈泡式單點光源，更改為多LED顆粒的多點光源；由獨立的配光面調(diào)整為多方向配光面，更合理的利用光學(xué)原理進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

利用LED顆粒功耗較低的特點，充分從電路結(jié)構(gòu)優(yōu)化，進行自身電路的保護設(shè)計，系統(tǒng)上取消外部線束及電器件的保護設(shè)計，從而降低系統(tǒng)電路的功率消耗，并且優(yōu)化系統(tǒng)成本。

利用LED自身長壽命的特點，選用車用級別LED，使側(cè)轉(zhuǎn)向燈使用壽命增加，減少后期因光源損耗產(chǎn)生的更換成本及產(chǎn)品質(zhì)量問題。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 傳統(tǒng)鹵素?zé)襞莸膫?cè)轉(zhuǎn)向燈結(jié)構(gòu)設(shè)計

一般鹵素?zé)襞菰邳c亮?xí)r易產(chǎn)生急劇的溫度升高，較小的空間易造成燈泡燒蝕、燈體燈罩變形融化、燈具使用壽命縮短等問題，因此需要在設(shè)計階段保證足夠的散熱空間。而且，為保障內(nèi)部空氣和外界的及時對流，需要設(shè)計透氣結(jié)構(gòu)6（透氣帽或者透氣膜）；為保證車側(cè)后方轉(zhuǎn)向信號的配光法規(guī)要求，需要專門設(shè)計后側(cè)反射鏡4。又因燈泡特殊的卡扣結(jié)構(gòu)，需要專門的燈座接插件8。具體如下圖1。

圖1 鹵素?zé)襞莅鎮(zhèn)绒D(zhuǎn)向燈結(jié)構(gòu)示意

鹵素?zé)襞莅娴脑O(shè)計結(jié)構(gòu)一般因造型不同,整體尺寸會有變化，但因為散熱、配光空間需求的局限性，尺寸一般會保持在150×80×90（長×寬×高）以上，重量一般為0.2kg以上。

2.2 LED光源的側(cè)轉(zhuǎn)向燈結(jié)構(gòu)設(shè)計

采用LED光源，可用LED模塊化設(shè)計取代單一的燈泡，并且在整體結(jié)構(gòu)上可以減少模具的開發(fā)。由于LED布置的高自由度，造型可以更大的實現(xiàn)外觀優(yōu)化。而且由于LED的低發(fā)熱量特點，點亮和熄滅情況下燈室內(nèi)溫差變化不大，因此不需要特別設(shè)計透氣結(jié)構(gòu)。同時，由于燈具本身為自密封結(jié)構(gòu)，安裝在門外鈑金上，因此不需要單獨增加防水密封結(jié)構(gòu)。降低了相關(guān)成本。

本案例LED版的設(shè)計尺寸為68×35×50（長×寬×高），體積上比傳統(tǒng)鹵素光源的側(cè)轉(zhuǎn)向燈縮小了60%。重量為0.035kg,比傳統(tǒng)鹵素光源的側(cè)轉(zhuǎn)向燈減輕了80%。具體如下圖2。

圖2 版?zhèn)绒D(zhuǎn)向燈結(jié)構(gòu)示意

3 配光設(shè)計

配光設(shè)計主要利用反射面鍍鋁層的反射和光源的直射。在實際過程中也會因零部件裝配精度導(dǎo)致的光源中心不同，而產(chǎn)生產(chǎn)品配光一致性差問題，相對來說燈泡由于生產(chǎn)精度問題，配光合格一致性更差。

3.1 傳統(tǒng)鹵素?zé)襞莸膫?cè)轉(zhuǎn)向燈配光設(shè)計

按照實物的燈絲中心作為模擬計算的光源中心進行反射面的設(shè)計，雖然可以利用反射面實現(xiàn)側(cè)轉(zhuǎn)向燈后側(cè)方向的配光法規(guī)要求，但是會導(dǎo)致燈具前側(cè)被反射面遮擋，燈點亮?xí)r，會產(chǎn)生局部的暗斑，外觀較差。圖3是傳統(tǒng)鹵素光源側(cè)轉(zhuǎn)向燈的光路示意。

圖3 傳統(tǒng)鹵素光源N2類側(cè)轉(zhuǎn)向燈光路示意

3.2 LED光源的側(cè)轉(zhuǎn)向燈配光設(shè)計

本案例利用LED較強的指向性，采用3顆LED進行整體光源的設(shè)計。其中，2顆0.1W的LED利用直射光保證車側(cè)方的配光，其中一顆在前側(cè)解決了普通鹵素?zé)艟植抗饴繁徽趽醯膯栴}，1顆1W的LED利用鍍鋁裝飾框的反射作用進行車后方的配光。再通過燈罩上花紋的漫反射，將光打散，點亮后外觀亮度更均勻。具體見圖4。

圖4 LED光源N2類側(cè)轉(zhuǎn)向燈光路示意

4 電路設(shè)計

4.1 傳統(tǒng)鹵素?zé)襞莸碾娐吩O(shè)計

傳統(tǒng)鹵素光源采用直連電路，通過卡扣式接插件結(jié)構(gòu)直接將電路正負極接于燈泡的正負極上。而大功率（21W）的側(cè)轉(zhuǎn)向燈還需要并聯(lián)一個轉(zhuǎn)向信號閃光器。用以控制點亮信號并對電路進行保護。具體見圖5。

圖5 傳統(tǒng)鹵素光源電路圖

4.2 LED方案的電路設(shè)計

本案例電路控制模塊，采用貼片電阻，貼片電容、貼片二極管，TVS管、電感、芯片、排針等元器件，構(gòu)成電路主要工作單元，進行集成電路設(shè)計，整合到1.2mm厚的FR4雙面板材一體式PCB板中，形成完整的LED模組電路電控結(jié)構(gòu)。

圖6 LED模塊電路設(shè)計圖

光源模塊，共采用3顆LED完成造型、配光上的最佳組合，其中，選用1顆LCY-H9PP型號的1W黃光LED作為主發(fā)光單元，選用2顆LY-ETSF-BACA-45型號的0.1W黃光LED作為輔助發(fā)光單元，最終和電路控制模塊一同集成到PCB板上形成獨立的發(fā)光電控單元。

5 結(jié)束語

本文在N2類側(cè)轉(zhuǎn)向燈法規(guī)和設(shè)計要求前提下，提出一種應(yīng)用LED模塊代替鹵素?zé)襞葑鳛楣庠吹脑O(shè)計思路。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計、配光設(shè)計、電路設(shè)計三方面的闡述，對比該設(shè)計思路和應(yīng)用傳統(tǒng)鹵素?zé)襞菰O(shè)計的優(yōu)劣。

針對鹵素?zé)襞葑陨砣毕莓a(chǎn)生的體積較大、系統(tǒng)成本高、配光難度高、造型局限性大、耐久度差等問題，進行逐一的應(yīng)對和解決。

通過采用LED光源替換傳統(tǒng)鹵素光源而設(shè)計的側(cè)轉(zhuǎn)向燈，可以達到降低系統(tǒng)成本和功耗；減輕重量；優(yōu)化配光；增加產(chǎn)品壽命，提高產(chǎn)品可靠性的目的。為N2類車型的側(cè)轉(zhuǎn)向燈提出了一種切實可行的設(shè)計方案，并對燈具的設(shè)計和研究有一定幫助。

[1] 鄧瑞.汽車燈具燈體結(jié)構(gòu)設(shè)計研究.汽車實用技術(shù),2017.

[2] GB17509,汽車及掛車轉(zhuǎn)向信號燈配光性能,2008.

[3] GB4785,汽車及掛車外部照明和光信號裝置的安裝規(guī)定,2007.

Application of LED in side turn signal lamp of N2-class truck

Deng Rui
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

In this paper, from the perspective of the N2-class truck side turn signal lamp design methods. Introduced and discussed the LED light source is applied to the side turn signal lamp structure design ideas, the light distribution design ideas and the circuit design ideas, to comprehensive consideration product economy and durability, for the study of the LED design application in N2-class truck, provide methods and Suggestions.

Side Turn Signal lamp; LED; Structure Design

U462.1

A

1671-7988 (2017)16-31-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.012

鄧瑞，內(nèi)外飾設(shè)計主管工程師，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。主要負責(zé)車身系統(tǒng)項目管理、整車燈具設(shè)計。