光学设计与可靠性现状

LED系统带来造型的多样化，同时带来的是光学设计的形式多样化，反射镜，透镜，光导，厚壁件，投射单元，扩散等以及各种不同的组合方式。多变的光学实现方式，同时也影响了结构和散热等LED系统其它方面的设计。同样的，其它方面的设计也都会影响光学设计和可靠性。

目前典型的光学可靠性问题有：

1）配光光形变形，多个光形无法叠加到正常位置，数 值等无法满足标准，一般由结构装配公差，热学变形，振动 位移等引起；

2）点亮外观或者光形的色差现象严重，一般由结构装配公差，热学变形，加工误差等引起。

图 3．24 材料问题

目前国际上知名的汽车灯具制造商，都已经在LED系统级可靠性投入大量的资源，从整个 LED系统上进行研究和优化设计，提升整个系统的可靠性。一些国内的厂商如绿野等也在 LED系统优化整合研究上取得不少的进步。

随着汽车灯具和LED技术的发展，LED灯具系统逐渐成为一个复杂的汽车子系统，涉及到机械结构设计，光学方案设计，电子控制技术，热设计仿真，气体流动和雾气仿真等一系列学科，各个因素之间相互影响，对系统的可靠性形成较大的挑战，无法按照传统的光学设计－结构设计－仿真模拟的线性设计方法来保证可靠性，需要从整个系统级别进行综合考虑并优化出最优方案，确保系统的可靠性，保障整车的安全驾驶性能。

汽车照明灯具标准现状及趋势

汽车前照灯既要照亮汽车前方的路面和交通信号标志， 又不能给对方来车驾驶员造成不舒适的眩光。这就要求前照灯的空间光强分布满足十分精确的要求。在我国， 汽车前照灯的光分布标准是等同于相关的欧洲ECE法规。近光前照灯的光分布完全不对称。中间是一个高光强区域， 以尽可能照亮前方的路面。光束在水平方向有所散开， 以利于辨清路 边的情况。在指向对方来车驾驶员眼睛的方向上光强很小， 不产生眩光。在前照灯产生的明、暗区之间有一条十分鲜明的分界线， 称为光强截止线。由于法规对汽车照明有着十分严格的要求， 因此与普通光源相比， 汽车光源在结构和性能上有一些特殊之处， 从而形成了一个独立的汽车光源系列。

现有汽车灯具标准

汽车的外部照明和光信号装置（以下简称汽车灯具），属于国家强制性产品。所有在汽车上安装的外部灯具产品均需满足相应的国家标准才能在整车上安装或销售。至2018年6月，汽车灯具相关的强制性国家标准以及列入强制性产品认证范畴的推荐性标准，在表 3．5 列出：

其中序号1的GB 4785 是汽车灯具的安装规定，其定义了灯具的功能、颜色、基础光学面、安装位置、电路开启顺序等要求，是汽车灯具标准中的基础标准。目前GB4785的最新标准已经报批。

序号2至于7涉及的前照灯、前雾灯和角灯产品属于汽车的照明灯具，其中前照灯按照光源的不同分为灯丝灯泡、气体放电光源（HID）和 LED 三个标准。

序号8至15涉及的前后位灯、示廓灯、制动灯、倒车灯、 后雾灯、转向灯、牌照灯、驻车灯、侧标志灯昼间行驶灯等属于汽车的信号灯具。目前GB5920和GB23255的最新版本已经报批，预计将在近期发布。

序号16至19涉及汽车上常见的回复反射装置，广义上也属于汽车灯具，但其并不使用光源，不主动发光，本文不做具体介绍。

车灯标准的发展趋势

为贯彻国务院强制性标准精简整合工作要求，从 2016 年开始，汽车灯具国家标准开始着手进行整合精简工作。表3．6中的19项目汽车灯具国家标准将在2020之后，整合为4项。其整合方案如表2， 汽车前照灯、前雾灯、角灯相关的 6项国家标准将整合成1项汽车道路照明系统国家标准；汽车信号灯具的相关8项国家标准将整合成1项汽车及挂车光信号装置及系统国家标准；；回复反射器相关的4项国家标准将整合成为1项机动车回复反射装置国家标准，GB4785安装规定标准不在本次整合范围。整合工作经前期研究，于2017年底，2018年初进行了标准的立项工作。预计2018年底，2019年初将形成标准征求意见稿。

考虑到整合标准的正式研究和文本工作还刚刚开始，在未来的整个制定过程中技术内容肯定会有较大变化，本文将针对照明灯具和信号灯具标准的整合精简初步方向进行介绍，其中很多内容尚未明确，还存变数。

车灯评测的新方法

近年来，国内外均在加紧制定针对汽车灯具，特别是前照明系统路面照明效果评价的相关标准和法规，其中以CIE188的方法最为成熟。

CIE技术委员会（tc4－45）与GTB（博鲁塞尔汽车照明工作组）于2005年开始，联合多家汽车灯具和整车制造商对前照灯的评价方法开展了研究。于2010年发布了CIE 188：2010“汽车前照明系统评价方法”的研究报告，并在同年在此报告基础上发布了CIE 021／E：2010 标准。

一个高性能的汽车前照灯设计，是要在尽可能小的眩光前提下，给前方的路面提供良好的照明。因此，CIE 188 中对于汽车前照灯进行的评价指标主要分为两方面：照度评 价和眩光评价。照度不仅包括路面照度，还包括离路面 0．25 米的水平面上的照度；眩光主要针对迎面眩光（opposing glare）。具体而言，近光灯评价项目主要包括道路引导范 围（range for lane guidance）、探测行人范围（range for pedestrian detection）、转弯路面的光束宽度（width for lane guidance and visibility on curves）、 交叉路口探测行人的光束宽度（width for pedestrian detectionat intersections）、总光通（total luminous flux）和迎面眩光（opposing）； 远光灯评价项目主要包括道路引导和行人探测范围（range for pedestrian detection， lane guidance and visibility）、交叉路口探测行人的光束宽度 （width for pedestrian detection at intersections）和总光通（total luminous flux）。

1）CIE 188 汽车前照明系统评价方法简介（相关符号、定义或术语见表3．7）

a）近光灯的评价

图3．27是近光灯光束范围的评估区域示意图。其中A和C区域与车辆纵向对称平面平行，B 区所在方向与车辆纵向对称平面的倾斜角为5°。