汽车灯具设计发展特点概述

汽车灯具设计发展特点概述

王宏梅

天津斯坦雷电气有限公司天津300457

摘要：汽车灯具作为汽车外部主要功能零部件，其主要具有提供夜间照明、昼间/夜间信号的功能。在道路行驶中为驾乘人员以及道路使用人员和车辆提供主被动安全保障。使用过程中，汽车外部灯具直接暴露在户外环境中，面临多重环境因素的影响和考验。同时受灯具内外部温差、气流、振动等不同环境情况的影响。因此，灯具灯体的设计需要考虑复杂多重的运行条件，在设计阶段关注温差效应、变频振动、结构耐久度以及安装、拆卸的便利性。以满足灯具日常使用及保养需求。乘用车市场高速增长的形势下，灯具设计面临新材料和灯具设计周期不断缩短的结构性调整，给从业设计人员带来了新的挑战。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；产品差别化；设计要求；车辆安全功能性部件

1导言

按照中国汽车工业协会的统计，中国汽车的产销量在2016年呈现井喷式快速增长势头，在工业创新和宏观经济政策调整的多重作用下，全年度汽车产销分别完成了2811.9万辆和2802.8万辆，相较上年度同期分别增长了14.5%和13.7%，尤其是乘用车市场，更是显现出高速增长的势头，在这一宏观形势下，汽车零部件经营商在订单不断提高，生产量不断攀升的环境下，也带来了一些不可小视的问题，这一问题的关键就来自乘用车消费群体的重大变化，和用户对产品差别化的需求，使得产品设计周期在不断的缩短，对设计完善的周期也在大幅的缩短，对于车灯制造为主的企业来说，就意味着，不但要提供多样化的汽车灯具产品，其产品设计周期因车型的加速换代变得日益短暂，一个成功车型的灯具，一般在一年左右要么就需要重新构型设计，要么就需要对车型的灯具内部进行部分结构调整，最起码也要根据车型需要对产品的多样化进行必要的扩充，汽车灯具的设计面临新的机遇，也对从业设计人员带来了新的挑战。在设计出性能优越、安全、时尚、环保的汽车灯具，提升汽车安全行驶性能的主旨要求之下，呈现出新的结构特点，需要设计人员在日常工作过程中灵活应用，熟练掌握。

2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。

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。

6结束语

总之，设计活动是生产制造企业的前置环节，其高效性和准确性的需求是现代精益生产的主要目标，不断适应市场的需求，不仅仅是对各个设计要素的特征进行有效分析和准确分类，同时也需要建立简单、实用、易操作的设计管理模式和设计检查体系，以确保设计过程中各个要素间有机的结合、相互促进，形成良好的设计体系。

参考文献：

[1]黄佐贤.现代汽车灯具[M].北京：长虹出版公司，2017.

[2]乔木.新型机动车灯具创新设计与制造新技术及产品质量检测标准实用手册[M].北京：中国电子科技出版社，2017.

[3]GB4599-2017汽车用灯泡灯丝前照灯[S].

[4]GB7258-2015机动车运行安全技术条件[S].