庞鑫 刘可敬
长城汽车股份有限公司 河北保定 071000
摘要：随着我国经济的发展，私家车的数量与日俱增。在汽车产业飞速发展的态势下，新光源、新技术的不断创新和应用，极大地推动了汽车灯具设计制造的发展，它由全封闭前照灯发展到光纤导光系统、由卤素灯泡发展到LED光源模块，发生了翻天覆地的变化，在汽车灯具的设计与制造应用过程中，涉及光学、电子、电器、材料等多项技术，在产品、标准、技术等方面体现出其自身的发展趋势。本文从产品设计时需要满足和达到前照灯功能时的相关技术要求，对高效和适用性灯具设计过程进行过程特征分析，以达到帮助设计从业人员了解和掌握汽车前照灯设计理论原理和设计思路的目的。
关键词：汽车灯具；前照灯；设计要求
1、灯体结构设计概述
灯具灯体作为汽车灯具的重要组成部分，其主要承担着支撑、稳定、防护等作用。主要实现：阻断自然因素（水、尘、杂物）对于内部灯光组件的影响；为灯具内部功能组件及装饰组件提供安装和固定的平台，连接灯光功能组件和车身本体；缓震及保持结构稳定。因此灯体的设计是灯具设计中非常重要的一环。灯体结构设计主要包括：面数据的输入；边界条件确立；结构3D建模；CAE分析；模具分析；结构数据调整和冻结等主要环节。各个环节相辅相成，缺一不可。
2、汽车灯具技术发展
汽车灯具的技术一直随着光源技术、光学设计技术、电子电器技术、材料技术的发展而发展，其核心技术部分为光学系统。传统的车灯光源使用灯丝灯泡及卤素灯泡，光学系统由反射镜、灯泡、配光镜组成，注重反射镜、配光镜的材料及制造技术。目前的车灯技术，以HID 及LED 光源使用为重点，进行电子、电动及电控技术的集成，用光学分析软件进行光导管、自由曲面及菲涅尔透镜设计，在使用LED 的基础上，向特殊发光形状、个性化和艺术化的方向发展，强调光学系统的设计，重点研究方向是全LED 灯及LED 车灯与AFS的组合。在现有车灯成熟技术的基础上，未来的车灯技术，将向电致发光学、激光光学新光源的使用，衍射光学、光纤光学及电子控制新技术的应用方向发展，代表性的技术主要表现在以下几个方面：主动红外夜视辅助驾驶系统、抬头显示系统夜间由于光照不足、视野小，尤其是会车时的远光灯会使驾驶员产生眩目，形成盲区，缩小了驾驶员的可视距离，影响了夜间的行车安全。采用红外夜视系统，使驾驶员在低可见度或黑暗中清楚观察到车辆前方的信息，也可以看见汽车前照灯照射不到的区域、强光阴影中的行人、车辆，并对可能出现的危险情况发出报警。
3、灯具类别和法规要求是设计的基础要求
我们知道，汽车灯具被赋予了车辆安全功能性部件的特性，各种灯具的结构和性能要求都具有国家标准强制性，就比如汽车前照灯中近光和远光的功能主要是提供道路照明功能，其中近光在满足地面照度的同时还需满足不能对其它车辆正常行驶造成眩目，远光需照的远且足够亮，主要用于高速行驶。那么其主要的结构配光单元，是为了实现这一性能目标为主导方向的设计活动，无论灯具的结构如何复杂或者如何简单，都不能偏离了灯具的这一性能指标，比如前照灯法规包括配光性能法规要求和外部安装规定要求，配光性能的基本形式实验范围界定要求。
在法规严格要求的内在性能之下，不变的是不能对其它车辆正常行驶造成眩目和足够的灯光照度，设计需要不断更新的是车型结构和差异化用户需求的不断变化，因此需要设计人员熟知产品的安全性能要求，同时又具有灵活的工业设计工具和手段的熟练应用才能不断的根据主机的要求，建立完善的设计模板，提高设计效率和工业化设计的外观要求。
4、固定化的设计要素依然是产品设计过程的必要主旨目标
对于灯具设计而言，不同灯具都有着共同的执行类别标准，分别为照明类和光信号类，照明类以车辆前组合灯为代表，主要是近光、远光、前雾灯；从分类目录可以看出其主要是为了提供车辆的道路辨识能力为性能的灯具类型，无论从法规和车辆使用安全的角度，这部分灯具的主要应用指标为配光照度和照射范围；而与此相对应的是光信号类的灯具，无论是我们熟知的制动灯和转向灯，还是对于驻车示意起着主要作用的位置灯和后雾灯，以及更多的以特殊使用用途的比如日间行车灯，内饰灯、阅读灯以及其他装饰灯，这类灯具除了光色、配光性能以外，更多的体现了灯具的装饰和与车辆主题文化设计的配合性和适用性，但无论什么样的灯具都以电子控制单元以及基础发光源为实现途径的，因此这一固定化的设计要素依然被所有的设计者所重视，同时对灯具光源的选择的重要性和配光特性了熟于心，新型光源如LED光源的应用目前依然局限于装饰类的灯具，而在照明类的外部应用灯具却鲜有应用，因此对于灯具所用的主要前照灯以及有光通量要求的灯具，一般采用卤素灯泡，近光可使用H7、H4、HB4，远光可使用H1、H7、H9、HB3等，每一个灯具设计从业人员都必须引起高度重视，对各种光源的物理特性和结构特点了如指掌，以提高结构设计的选择高效性和准确性。当然，随着LED光源技术的不断进步，尤其是在照度和光色范围的不断适应性改进，LED光源终有一天会成为设计主流光源，为灯具设计提供更好的设计空间和节能效益。
5、汽车灯具设计模块化设计被广泛使用
随着车辆轻量化和电子控制化的不断发展，除了对车辆灯光配置的外部按照法制化规定因素以外，需要着重考虑的是反射镜以及整个灯具的材质对灯具的轻量化的影响，灯体主体材料均普遍使用塑料，同时对于配光而言，也要兼顾灯具的光能利用率，选用具有良好的透光性和优异的机械性能的材料，随着塑料基础工业的发展，更多的材料被设计人员采用，灯体采用PP材料，反射镜采用耐高温的BMC或者PPS材料。装饰圈采用耐高温易注塑成型，表面处理好的PCHT或者PBT材料，已经得到了充分的应用。但我们知道，现在新材料的推出速度也在不断提高，新的设备工艺流程、设备选型、软硬件设备的配置，也是不断的推出，在设计周期不断缩短的大背景下，采用多模块组合设计的方式不仅能够通过分工缓解结构调整的频繁程度，同时采用有效的模块分割形成成熟的技术构架各个设计环节，也能够保证设计过程的变化速率，从而提高设计过程的适应性和快捷性，以满足灯具设计变化速率的加大带来的负面影响。
结语：综上所述，汽车灯具是汽车构件中不可缺少的部分，它有自身的特点和发展趋势，在LED技术的应用下不断发展和进步，在进行灯具外形设计和配光设计的同时，还要注重汽车灯具的密封防水性能的结构设计，使汽车灯具内部压力保持平衡，提升灯具的美观性、安全性。
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