蔣偉芳，徐文滔，葉嘉民

[中汽研汽車零部件檢驗中心(寧波)有限公司，浙江寧波 315104]

0 引言

汽車燈具是行車安全的關(guān)鍵部件，可以讓駕駛員看到周邊路況，同時給其他汽車或行人發(fā)出信號提醒汽車的存在，從而保證汽車能安全行駛，人員能安全行走。所以從安全的角度出發(fā)，汽車燈具的配光性能非常重要，必須要遵循法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。而汽車燈具的色度特性是燈具配光性能的重要指標(biāo)之一。目前，國家已專門制定了汽車燈具色度特性的量化標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)為GB 4785—2019《汽車及掛車外部照明和光信號裝置的安裝規(guī)定》，GB 4785—2019標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了各種功能燈具的光色要求及每種光色的色度區(qū)域邊界要求，并明確了光色采用GB/T 3977中CIE 1931 XYX色度系統(tǒng)，其中前霧燈的光色是白色或選擇性黃色。同時，GB 4660—2016《機動車用前霧燈配光性能》中也規(guī)定了前霧燈的色度特性應(yīng)符合GB 4785的規(guī)定，所以，前霧燈的光色應(yīng)為白色或選擇性黃色。

1 測試原理

汽車燈具色度特性的檢測是建立在色度學(xué)基礎(chǔ)之上。根據(jù)國際照明委員會(CIE)的推薦和汽車燈具標(biāo)準(zhǔn)的要求，汽車燈具采用標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)表示顏色，即采用三刺激值、、和色品坐標(biāo)、、表示顏色。

CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)色度三刺激值的計算方法是將各波長上的色刺激函數(shù)()與每個CIE色匹配函數(shù)相乘，并在整個可見光譜范圍內(nèi)分別對這些乘積進(jìn)行積分。照明體或光源的三刺激值計算中的色刺激函數(shù)()=()。所以，、、可以通過測量燈具的相對光譜功率分布函數(shù)()來確定，其關(guān)系如下：

(1)

式中:()為照明體或光源的相對光譜功率分布函數(shù);

Δ為波長間隔，取5 nm或10 nm;

為歸一化系數(shù)。

除三刺激值外，CIE還引入色品坐標(biāo)、、來表示光的顏色。色品坐標(biāo)的定義如下：

(2)

從以上理論分析可以看出，汽車燈具的相對光譜功率分布決定了其色品坐標(biāo)在CIE色度圖中的位置。而白光是由許多種顏色混合而成，相對光譜功率分布函數(shù)()取值范圍為380～780 nm。由式(1)和式(2)可以看出，各顏色的光能量比例不同，其三刺激值和色品坐標(biāo)也不相同。

試驗室測試色度特性的設(shè)備是Optronik 配光轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)，試驗室的配光設(shè)備是固定色度探頭的。Optronik 配光轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)測試色度特性時的工作原理，就是通過測量燈具的相對光譜功率分布函數(shù)()來確定三刺激值，從而得出色品坐標(biāo)、、。根據(jù)GB 4660—2016《機動車用前霧燈配光性能》，汽車前霧燈色度特性是在距離樣品基準(zhǔn)中心點3.16 m的色度探頭上，測量標(biāo)準(zhǔn)要求的測試點上的色度特性(，)，設(shè)備可以直接讀出色品坐標(biāo)的數(shù)值，即數(shù)據(jù)模型為=，=。

2 不確定度主要來源

汽車前霧燈色度特性不確定來源主要有：

(1)樣品安裝，即重復(fù)測量。

(2)(，)的測量誤差：Optronik 配光轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)精度產(chǎn)生的不確定度以及LED的供電電源產(chǎn)生的不確定度。

(3)環(huán)境因素如溫濕度、雜散光等產(chǎn)生的誤差。

3 不確定度來源分析

3.1 汽車前霧燈色度特性測量不確定度評定結(jié)果

3.1.1 A類方法進(jìn)行評估：樣品安裝

在相同試驗條件下，使用相同試驗方法對同一樣品進(jìn)行10次重復(fù)測量(每次色度特性測試后，LED光源需穩(wěn)定30 min后進(jìn)行測試，測試完關(guān)燈，并旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺上下10°和左右30°，樣品位置移動，再關(guān)燈10 min，然后等燈具徹底冷卻后再進(jìn)行第二次測試)，選取特征點，其測量結(jié)果見表1。

表1 特征點HV的測量結(jié)果

表1中試驗標(biāo)準(zhǔn)差使用貝塞爾公式計算，即

=0446 4,=0404 1，rel=0001 40446 4=0314，rel=0001 20404 1=0297。

3.1.2 B類不確定度的評定：(，)的測量誤差

(1)Optronik 配光轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)精度產(chǎn)生的不確定度(1)、(1)評估。

由校準(zhǔn)證書中，Optronik 配光轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)A光源(=0447 5,=0407 4)下色品坐標(biāo)的不確定度為0002 5(=2),則

(3)

(2)LED光源供電電源的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度(2)、(2)評估。

由校準(zhǔn)證書中，LED光源的供電電源中電壓值的相對不確定度為0.000 58%(=2)，則

(2)=(2) =0.000 58%/2=0.000 29%。

(4)

(3)(，)測量誤差合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

(，)中的測量誤差的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(5)

(，)中的測量誤差的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(6)

3.1.3 環(huán)境因素產(chǎn)生的影響

經(jīng)分析，環(huán)境因素如溫濕度、雜散光等對試驗結(jié)果帶來的影響極小，因此，此次評估不考慮由環(huán)境因素對試驗結(jié)果造成的不確定度。

3.2 前霧燈色度特性測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

本文對前霧燈色度特性測量的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了不確定度匯總，結(jié)果見表2。

表2 前霧燈色度特性測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

3.3 合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

(，)中的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(7)

(，)中的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(8)

3.4 相對擴展不確定度的評估

取=2，相對擴展不確定度為：

(9)

3.5 測試結(jié)果計算

取=2,對該樣品進(jìn)行的前霧燈點的色度特性測試結(jié)果為：

(10)

4 結(jié)語

通過以上分析，影響前霧燈色度特性測試結(jié)果準(zhǔn)確度的主要因素是由設(shè)備精度和人員測試兩部分組成，其中Optronik 配光轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)精度產(chǎn)生的不確定度影響值和重復(fù)性測量引入的不確定度影響值比較接近。

為了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，首先要減少配光轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)測量時的影響，主要措施是定期對Optronik 配光轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)中用于色度特性測試的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)和期間核查，特別是3.16 m處的色度探頭，平時注意色度探頭的存貯環(huán)境和使用工況，避免測試探頭精度引起的測量偏差，同時在發(fā)現(xiàn)測量有偏差時及時進(jìn)行補償并修正;還需要定期校準(zhǔn)供電電源，避免因供電電源精度產(chǎn)生的不確認(rèn)定偏差。其次控制測試人員引起的不確定度，制定操作規(guī)程，并定期對操作人員進(jìn)行培訓(xùn)并考核，提高試驗操作過程的規(guī)范性，也可定期在操作人員間進(jìn)行比對，提高操作人員的規(guī)范性。