王博，鮑偉東，梅曉波，楊博

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

引言

汽車照明系統(tǒng)是汽車最重要的安全部件之一，它在夜間或在能見度較低的條件下，為駕駛員提供行車道路照明的重要設(shè)備，也是駕駛員發(fā)出警示、進(jìn)行聯(lián)絡(luò)的燈光信號(hào)裝置。汽車前照燈主要包括遠(yuǎn)光燈和近光燈。

汽車前照燈是在夜間行駛的主要照明裝置，遠(yuǎn)近光形的好壞和照射方向?qū)ζ囈归g安全行駛起著重要的作用，所以前照燈必須有足夠的發(fā)光強(qiáng)度和正確的照射方向。本文是通過對(duì)不同車型前照燈的照度分布試驗(yàn)及后期數(shù)據(jù)處理分析，總結(jié)出的前照燈照度分布試驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理方法。

1 汽車前照燈結(jié)構(gòu)及功能

1.1 前照燈的結(jié)構(gòu)

前照燈主要是由燈泡、反射鏡、配光鏡組成。燈泡又稱為光源，其中燈泡的燈絲由遠(yuǎn)光燈絲和近光燈絲組成。反射鏡又被稱為反光鏡，其表面為拋物面。配光鏡又叫散光玻璃，由透光玻璃壓制而成，其幾何形狀也較為復(fù)雜，外形一般為圓形，配光鏡的作用是將反射鏡反射出的平行光束進(jìn)行折射，使汽車行駛道路有一個(gè)良好且均勻的照明。

1.2 前照燈的功能

前照燈包括近光燈和遠(yuǎn)光燈，按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，汽車在夜間行駛時(shí)，遠(yuǎn)光燈要能照亮前方100m處范圍且高度為2m的物體，以此保證行車安全。在使用近光燈時(shí)，不僅要保證司機(jī)能夠看清汽車前方40m處的物體，而且不能讓迎面而來的司機(jī)或行人產(chǎn)生炫目，以此來保證雙向車輛及行人的安全。

2 照度分布試驗(yàn)方法

2.1 術(shù)語和定義

光照強(qiáng)度是指單位面積上所接收可見光的光通量，簡稱照度，單位為勒克斯（lx），用于指示光照的強(qiáng)弱和物體表面積被照明程度的量。

照度分布是指光照強(qiáng)度在同一平面上的分布情況，將照度值相等的分布點(diǎn)用線條連接在一起形成照度分布圖。

2.2 試驗(yàn)條件

為確保照度分布的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)車狀態(tài)保持一致，該試驗(yàn)一般要求前照燈在整車裝配條件下進(jìn)行。試驗(yàn)前應(yīng)通過前照燈檢測儀對(duì)遠(yuǎn)光燈和近光燈進(jìn)行調(diào)光處理，以滿足國家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)整車前照燈光強(qiáng)及光束照射位置（即光軸偏移量）的要求。光束照射位置一般通過前照燈上的上下、左右調(diào)整機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)。試驗(yàn)場地選擇夜晚環(huán)境照度小于1 lx，試驗(yàn)區(qū)域無明顯障礙、坑洼的開闊平整路面進(jìn)行。試驗(yàn)開始前應(yīng)在試驗(yàn)區(qū)域提前對(duì)光照強(qiáng)度的測試點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記并將車輛停放在規(guī)定位置，其中測試點(diǎn)標(biāo)記位置共360個(gè)，車輛縱向中心線與測試區(qū)域中心線重合，車輛布置及標(biāo)記位置可根據(jù)試驗(yàn)需求如圖1所示。

圖1 車輛布置及標(biāo)記位置圖

2.3 試驗(yàn)方法

前照燈照度分布試驗(yàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)駕駛室內(nèi)安排1名試驗(yàn)人員，對(duì)車輛前照燈的工作狀態(tài)進(jìn)行控制與切換，另需2-3人對(duì)試驗(yàn)區(qū)標(biāo)記點(diǎn)處的光照強(qiáng)度進(jìn)行測量和記錄。測量時(shí)光照計(jì)的感光球面應(yīng)垂直距離地面20cm并面向車輛光照方向。前照燈的工作狀態(tài)一般包括：近光、遠(yuǎn)光、遠(yuǎn)光+近光等，具體根據(jù)前照燈類型而定。下文我們會(huì)以X車型和Y車型數(shù)據(jù)處理對(duì)比為例，介紹近光燈照度的試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)處理方法，其他車型在不同狀態(tài)下的光照強(qiáng)度試驗(yàn)方法均可參照此試驗(yàn)方法進(jìn)行。根據(jù)試驗(yàn)需求，試驗(yàn)后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并繪制照度分布圖和照度曲線圖。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法及應(yīng)用

3.1 前照燈落地光形數(shù)據(jù)處理的目的及方法

數(shù)據(jù)圖形化，落地光形看起來更加直觀；

規(guī)范數(shù)據(jù)處理方式和坐標(biāo)比例，便于不同車型之間落地光形對(duì)比。

以下是測試數(shù)據(jù)在Microsoft Excel 2017中的處理方法

1）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選擇有效的數(shù)據(jù)范圍。

2）插入→其他圖表→曲面圖→三維曲面圖。

生成數(shù)據(jù)的三維曲面，如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)生成的三維曲面

3）在圖2三維曲面圖上單擊右鍵，選擇“三維旋轉(zhuǎn)”來設(shè)置圖表區(qū)的旋轉(zhuǎn)方向，其中X向設(shè)為0°，Y向設(shè)為90°，透視設(shè)為0.1°，旋轉(zhuǎn)后的三維曲面圖如圖3所示。

圖3 旋轉(zhuǎn)后的三維曲面

4）分別在圖2的橫縱坐標(biāo)上單擊右鍵，選擇“設(shè)置坐標(biāo)軸格式”，標(biāo)簽間隔由“自動(dòng)”修改為“指定間隔單位”。修改圖形結(jié)果如圖4所示。

圖4 修改坐標(biāo)軸格式

5）為確保前照燈照度分布圖的層次感并加強(qiáng)不同車型間的可對(duì)比性，還需對(duì)圖例格式加以規(guī)定。選擇布局→坐標(biāo)軸→主要縱坐標(biāo)軸→其他主要縱坐標(biāo)軸選項(xiàng)，將“最小值”設(shè)為固定值=0，“主要刻度單位”設(shè)為固定值=10，“最大值”設(shè)為固定值，一般可設(shè)為200、300或400，具體應(yīng)以如何表現(xiàn)更加清晰的照度分布圖為依據(jù)，如圖5所示。

圖5 前照燈照度分布圖

6）根據(jù)不同測試需求可對(duì)上述數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行調(diào)整，也可將多種不同狀態(tài)下的三維照度分布圖集中在一個(gè)圖中。

3.2 X車型和Y車型近光燈落地光形數(shù)據(jù)處理對(duì)比案例

圖6 X車型和Y車型平均照度對(duì)比圖

1）選擇X車型和Y車型試驗(yàn)所得近光燈照度的有效試驗(yàn)數(shù)據(jù)范圍。

2）根據(jù)上述3.1中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法可得到圖6和圖7。

圖7 X車型和Y車型照度分布對(duì)比圖

運(yùn)用本文中所述的前照燈照度試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)處理方法，通過對(duì)X車型和Y車型近光燈照度分布試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理并進(jìn)行分析、總結(jié)，可以得出以下幾個(gè)結(jié)論：

1）Y車型前照燈落地光形的照度圖較為均勻且成規(guī)則狀，X車型的落地光形為不規(guī)則狀；

2）Y車型前照燈比X車型前照燈的光照距離更遠(yuǎn)；

3）在相同距離范圍內(nèi)，Y車型的光照強(qiáng)度明顯優(yōu)于 X車型。

4 結(jié)語

本文所述前照燈照度分布試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)處理方法可以廣泛的應(yīng)用到我國所有的汽車前照燈照度分布測試中，此方法不僅可以為汽車前照燈試驗(yàn)人員提供合理的試驗(yàn)方法和有效的理論依據(jù)，也為研發(fā)人員改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量提供了準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和寶貴的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。