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汽车牌照灯产品配光设计与测量探析

前言:想要写出一篇引人入胜的文章?我们特意为您整理了汽车牌照灯产品配光设计与测量探析范文,希望能给你带来灵感和参考,敬请阅读。

汽车牌照灯产品配光设计与测量探析

摘要:针对客货车厂家对于汽车牌照灯的选用、安装方面存在的一些常见问题,结合牌照灯设计评估、模拟分析、测试验证、认证资料提供等工作流程,阐述了牌照灯在选用、安装、设计及测量等方面的一些基础知识,并提出了一些注意事项,为行业设计者及相关人员提供参考。

关键词:牌照板;牌照灯;配光设计

0引言

随着国内各主机厂家,特别是客车等商用车厂家对产品标准符合性的把控越来越严,其生产车型所使用的牌照灯[1-3]是否满足相关标准要求,是一个咨询较为频繁的问题。目前,牌照灯所对应的国家标准GB18408—2015《汽车及挂车后牌照板照明装置配光性能》是对“后牌照板”及其“照明装置”整个系统的要求,而不是对单独的某个牌照灯的要求,而我国许多的商用车企业,往往会随便借用一款已经认证、具有认证标志的牌照灯产品,按自己的需求装配到车辆上,就认为其符合产品标准要求,是为合格的后牌照板照明装置。本文作者将简单介绍一些安装、配光方面的标准要求,以及牌照灯产品设计重点、测试和判定方面的知识。

1牌照板及牌照灯安装方面的要求

因为每个国家和地区的要求不同,以及牌照板运用需求的不同,接触的牌照板,会体现出不同的空间尺寸和形式状态;同时,因为各厂家的后牌照板区域造型和定义不同,牌照灯的安装位置和格式也有所不同,在牌照灯的选用和设计方面,应作为一个整体进行考虑。

1.1不同的后牌照板空间

根据不同车辆需求,GB18048—2015[1]里提到了3种不同规格牌照板:A、440mm×140mm(1类)B、440mm×220mm(2类)C、300mm×165mm(3类)然而,不同的国家和地区,其使用的牌照板规格也不尽相同,例如,ECER4[4]标准里规定的3种不同规格牌照板,其尺寸就与GB18048—2015不同:A、340mm×240mm(1a类,tall)B、520mm×120mm(1b类,wide)C、240mm×165mm同样,在印度标准AIS012[5]里,规定了两种不同规格的牌照板:A、340mm×200mmB、500mm×120mm在美国标准SAEJ587RevisedARP97[6],又规定了两种不同规格的牌照板:A、300mm×150mmB、175mm×100mm

1.2牌照灯安装位置及照明要求

在牌照灯安装方面,一般有两种形式:(1)在牌照板的上方装配,灯具向下照射;(2)牌照板的两端装配,灯具向内照射,如图1所示。然而对于以上所涉及的标准中,都规定了如下相同的要求:(1)装置的安装应使照明区域任意位置上的光入射角[7]不大于82°,入射角从照明装置至距离牌照板最远的极端位置进行测量。若照明装置多于一个,则该条仅适用于由相关装置照明的那一部分。(2)任一测量点的光亮度B应不小于2.5cd/m2。(3)照明区域的光亮度应均匀,任意两个测量点的光亮度还需满足下述要求:|(B1-B2)|/(L1-2)≤2B0式中:B1、B2分别为任意两个测量点的光亮度,cd/m2;L1-2为B1与B2之间的距离,cm;B0为诸测量点中的最小光亮度,cd/m2。对于牌照板照明亮度及均匀性的检测,各测试标准,一般以一定的分布间距,选取了部分测点用于判断和计算,以GB18048—2015中1类牌照板为例,则规定了P1—P12共12个测试点,其1类牌照板及测试点分布如图2所示。

2牌照灯配光设计及校核

牌照灯的配光设计一般包括两个部分,一个是按照标准要求,校核牌照板的最大入射角,检验其是否满足标准要求(不大于82°),一个是配光设计,使牌照板接收的光缆亮度足够,并满足均匀性要求(梯度不大于2B0)。

2.1空间位置要求模拟分析

后牌照板照明空间与使用的牌照灯,是一个整体的照明系统,需要统一起来进行分析,来确认牌照灯选用和安装的正确性,而不能单独地对牌照灯进行判定,直接判定其是否满足标准要求。首先,必须验证一下牌照灯装配位置与后牌照板照明空间的关系,是否满足最大光入射角不大于82°的要求,如图3所示,牌照板为国标1类牌照板,空间大小为440mm×140mm,使用W5W灯泡[8],灯罩材料透明PMMA,灯壳材料不反射,两只牌照灯同向安装在牌照板空间的前上方,因考虑与ECE标准1b类牌照板通用的需求,安装中心矩定义为260mm。经测量,牌照灯安装位置的最大光入射角为80.65°(空间判定,牌照板下边缘中心点相对于单侧灯具的入射角最大),满足标准不大于82°的要求。

2.2牌照灯的配光设计

牌照板照明所需要的光通量并不是太高,如果为灯泡,一般使用R5W、T4W、W5W、W3W、C5W等小功率光源;如果为LED,其总光通量为30lm以上即可。在设计举例中,每只牌照灯使用一只W5W灯泡光源。设计举例中,牌照灯后壳为黑色,不起反射作用;灯罩为无色透明的PMMA,设计有散射花纹,使灯泡发出的光,尽量集中并均匀地照射在参考的牌照板相应位置上。在配光设计时,一般需考虑两个问题:(1)灯具周边吸收光的区域,不要遮挡灯光对牌照板上方左右角的照射;(2)使灯光尽量均匀,避免灯具附近很亮,而偏远区域很暗的现象。如果因为车辆造型要求,车辆只用一只较短的牌照灯,或者两只牌照灯安装位置(中心距)较近时,需要设计特殊的配光结构,将牌照板上方左右角照亮,如图4所示[9]。

2.3牌照灯配光模拟分析

在配光设计数据完成后,需要进行配光模拟分析。在配光分析软件LUCIDSHAPE里,具有专门为牌照板配光分析设置的屏幕设定,将数据按照与牌照板中心相对位置调入后,分别设定其反射率、折射率和透过率等参数,并调取分析用的牌照板进行分析,其模拟结果如图5所示。从以上模拟结果可见,牌照板在光源附近的上边缘区域亮度较高,在其下边缘区域亮度较低,成梯度性下降;牌照板上边缘两牌照灯交界处,因牌照灯黑色壳体的遮挡,亮度相对最低。以上图片表现,与实际装车状况照片较为吻合。调用软件内置的模拟测点报告程序,生成模拟报告如图6所示。图6中显示,所有测点亮度都大于2.5cd/m2,点P10亮度最低,为B0值;各测试点进行梯度比照,P2和P3之间为最大梯度,不大于B0值的2倍,判定合格.

3牌照灯认证资料的提供

牌照灯及后牌照板照明装置需要根据相关标准进行认证,一般在牌照灯上独立进行。在产品认证之前,除了须提供足够的样品之外,还需准备相关的文件资料,一般包括产品相关信息表、产品简易装车示意图等,如果有可能,应尽量提供装灯的工装,以便模拟产品实际的装车状态。如图7所示,尺寸E和F表明了所对应牌照板的尺寸;尺寸A是灯具对称于牌照板中心的安装中心距;尺寸B和尺寸C,是灯具相对于牌照板的相对安装位置,角度D,是灯罩表面相对于牌照板的安装角度。以上尺寸缺一不可,否则无法明确定义牌照灯与牌照板的相对位置,难以判断该后牌照板照明装置合格与否。

4牌照灯测试及判断

牌照灯在认证之前,企业也应该做自我测试,其测试及判断方式一般如图8和图9所示。如图8所示,测试设备包括稳压电源、亮度探头及读数设备、具有标准测试孔位的支架及漫反射牌照板、模拟装车位置的灯具测试工装等。在暗室里测试,记录点P1—P12的读数,填入预先编制好的表格中,如图9所示。从图9可以看出,所有测点值都大于2.5cd/m2,点P9亮度最低,为测试的B0值;在表格中相邻测点进行比照,P5和P10之间为最大梯度,不大于B0值的2倍,判定合格。

5结束语

根据牌照板照明装置的配光是否满足标准要求,与两个方面有关:(1)灯具的装配位置是否考虑了标准的要求,其安装位置、装配角度定义是否合理,符合标准要求,并进行了数据校核;(2)牌照灯设计是否考虑了对应牌照板的要求,将光线作了合理的配光设计处理,使牌照板接收光线亮度足够,并且分布较为均匀。牌照灯的认证和检验,也需要对以上两方面进行检查和试验,需要提供明确的装配位置示意图纸,最好能够制作实际的试验检测工装,通过试验测定和数据计算,判断产品是否合格,满足相关标准要求。

作者:徐兴荣 邢志刚 单位:江苏文光车辆附件有限公司

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