鍍膜高色溫?zé)襞菰跈C動車前照燈上的危害性研究

文/唐小雷 王早早 卜偉理

近年來，在機動車售后市場上有一種通過表面鍍上藍膜以提高色溫的燈泡，此類燈泡已普遍存在于機動車前照燈遠近光的更換上，具有色溫高、功率高、發(fā)熱強等特點。通常應(yīng)用在機動車前照燈上燈泡的色溫為2 856 K，而此類鍍膜燈泡的色溫高達5 000 K以上，此類光源是否會影響照明效果，行車安全性如何？為此本文對其展開了安全性測試，并依據(jù)數(shù)據(jù)進行分析評估。

一、鍍膜高色溫?zé)襞菰跈C動車前照燈上的危害

機動車燈光屬于主動安全，光源的好壞從一定意義上會影響行車安全。在我國，燈泡屬于自愿性認(rèn)證，并非強制性，目前尚無針對高色溫?zé)襞莸膰覙?biāo)準(zhǔn)。作為一種消耗品，此類高色溫?zé)襞菀褟V泛存在于售后市場。由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)試驗樣本和記錄較少，尚無此類高色溫?zé)襞菰谇罢諢魬?yīng)用上的危害性的研究報告。故此次希望通過運用GB 4599－2007《汽車用燈絲燈泡前照燈》的配光要求、GB 15766.1－2008《道路機動車輛燈泡尺寸、光電性能要求》的光電性能要求以及國際照明委員會（CIE）188技術(shù)報告中一些評估汽車前照燈性能的要求，制定一套試驗方案，用于測定此類高色溫?zé)襞莸南嚓P(guān)性能，并將其與普通鹵素?zé)襞莸母鞣N數(shù)據(jù)比對，以證實鍍膜高色溫?zé)襞菰谇罢諢魬?yīng)用上的危害性，為相關(guān)部門規(guī)范汽車光源售后市場提供技術(shù)依據(jù)。

色溫表示光源顏色的量，此概念由光源的光譜能量分布和顏色引入。當(dāng)光源所發(fā)出光的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色相同時，黑體的這個溫度就稱為該光源的顏色溫度Tc，簡稱“色溫CT”，用絕對溫標(biāo)表示。

二、研究方法及測試結(jié)果

光源作為汽車燈光中主動安全的關(guān)鍵零部件，對行車安全影響較大。根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 15766.1－2008、GB 4599－2007和CIE188技術(shù)報告中對光電性能、發(fā)熱能力、配光性能、色度、等照度曲線、紫外含量和顯色性的要求，測定鍍膜高色溫?zé)襞莺推胀u素?zé)襞莸南嚓P(guān)技術(shù)參數(shù)。

1.光電性能測定

在國內(nèi)，燈泡的國家強制性標(biāo)準(zhǔn)中只涉及到燈座型號、燈絲位置尺寸、燈泡的功率及光通量，并沒有對燈泡色溫的規(guī)定。為了確定高色溫?zé)襞菔欠駶M足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，測試方法按照GB 15766.1－2008中對光源H7 12 V 5 W的光電性能要求進行，涉及到的光電參數(shù)為功率和光通量。該項試驗對象是選擇5只色溫為5 000 K的鍍膜H7 12 V 55 W燈泡和5只色溫為2 856 K的普通H7 12 V 55 W燈泡，通過控制測試電壓13.2 V測定其功率和光通量，測試結(jié)果詳見表1。

表1 測定燈泡功率和光通量

在GB 15766.1－2008中規(guī)定H7 12 V 55 W燈泡的標(biāo)準(zhǔn)光電性能為：功率應(yīng)小于58 W，光通量在1 350 lm～1 650 lm之間。從我們測試的結(jié)果來看，鍍膜高色溫?zé)襞莸墓β试?0 W左右，已經(jīng)超過標(biāo)準(zhǔn)要求，而光通量只略高于700 lm，比色溫為2 856 K燈泡的光通量少50%左右，同樣沒有達到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.發(fā)熱能力的測定

燈泡在正常工作中，會產(chǎn)生大量的熱，而燈腔狹小不易散熱，一旦燈腔受熱產(chǎn)生配光鏡或反光鏡形狀的扭曲、形變、融化等都會改變原有的配光效果，從而使照明效果變差。故光源的發(fā)熱情況必定會影響行車安全。在此試驗中，試驗對象仍為上述的5只色溫為5 000 K和5只色溫為2 856 K的H7 12 V 55 W燈泡。測試方法是將上述燈泡依次與實車安裝位置一致，連續(xù)點燈1 h，并在各測溫點上固定色溫?zé)犭娕紝ζ溥M行測溫，測試結(jié)果詳見表2。

表2 各測溫點上固定色溫?zé)犭娕紝ζ溥M行測溫結(jié)果表 ℃

從上述測試結(jié)果來看，鍍膜高色溫?zé)襞莞鱾€部位的溫度都高于常規(guī)鹵素?zé)襞?，其發(fā)熱能力必定會增大反光鏡或配光鏡等材料的耐熱壓力，若造成變形，將會影響行車安全。

3.配光性能及色度測定

機動車燈具的配光性能在國家標(biāo)準(zhǔn)中是一個重要的考核項目，也是保證汽車在夜間行車時視野清晰的重要參數(shù)。色度是機動車燈光信號中，能力表現(xiàn)的重要指標(biāo)。在此項試驗中，選取1只裝有支架的汽車前照燈，光源是上述色溫為5 000 K和色溫為2 856 K的H7 12 V 55 W燈泡各1只，作為配光性能和色度比對對象。測試方法及測試參考點按照GB 4599－2007中配光性能和色度的檢測要求進行試驗，測試電壓為13.2 V。試驗結(jié)果詳見表3。

在GB 4785－2007《汽車及掛車外部照明和光信號裝置的安裝規(guī)定》中要求，機動車前照燈發(fā)出的顏色必須是白色的，白色色品坐標(biāo)的范圍是：x在0.310～0.500范圍內(nèi)，y≤0.150+0.640x，y≤0.440；y≥0.050+0.750x，y≥0.382。從上述的色度測試結(jié)果來看，鍍膜高色溫?zé)襞菟a(chǎn)生顏色偏藍白光，其色度值為x=0.3550，y=0.3560，普通鹵素?zé)襞菟a(chǎn)生的顏色為白色，其色度值為x=0.4267，y=0.3936，均在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的白色色品坐標(biāo)范圍之內(nèi)。

表3 兩種色溫?zé)襞?的配光值和色度比較 l x

從配光效果來看，兩種燈泡所產(chǎn)生的配光光型并沒有明顯的改變，但鍍膜高色溫?zé)襞莸恼斩戎得黠@下降，跟普通鹵素?zé)襞菰趲讉€比較重要的測試點上，如近光75R（指從駕駛員位置到右邊路邊75 m的那個點）和遠光HV（指遠光在汽車前方25 m處的中心點），普通鹵素?zé)襞菰?5R的那個點的照度是17.814 lx，鍍膜高色溫?zé)襞菰?5R那個點的照度是14.219 lx，照度值下降了20%左右；普通鹵素?zé)襞菰谶h光HV那個點的照度是65.230 lx，鍍膜高色溫?zé)襞菰谶h光HV那個點的照度是40.120 lx，照度值下降了38%左右，并且在GB 4599－2007中規(guī)定遠光HV的照度值必須大于48 lx，此配光值無法滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。從這個試驗結(jié)果來看，使用鍍膜高色溫?zé)襞輹苯咏档婉{駛員在夜間行車的可視能力，這與光通量下降造成照度下降相符合，從行車的照明能力來看，鍍膜高色溫?zé)襞莶⒉挥行А?/p>

4.等照度曲線測定

在此項試驗中，測試對象為上述的前照燈，光源為上述色溫5 000 K和2 856 K的H7 12 V 55 W燈泡各1只，通過模擬正常的行車，以車燈近光照射路面獲取等照度曲線的方法來評價汽車前照燈系統(tǒng)的性能。在此采取探測行人或物體距離、光束照射寬度兩方面來比對鍍膜高色溫?zé)襞莺推胀u素?zé)襞菰谇罢諢魬?yīng)用上表現(xiàn)。

按照CIE188的推薦方法，我們將1 lx、3 lx、5 lx定為3個參考照度值，以此為參考值，確立等照度曲線（見圖1）并評估出光束照射寬度及照射距離。

圖1 兩種不同色溫?zé)襞菰? l x、3l x、5l x的近光等照度曲線

假設(shè)汽車在行駛中探測到行人或物體位置的照度值為5 lx，眼睛所能感受到最遠的照度值為1 lx，對此進行照射距離及照射寬度測量，詳見表4。

表4 照射距離及照射寬度測量 m

從表4的試驗數(shù)據(jù)中可以看出，在人眼感受最遠的照度值和分辨物體的距離上，普通鹵素?zé)襞莸恼丈渚嚯x較遠，5 lx在60 m和80 m的照射寬度上，普通鹵素?zé)襞菀草^寬。由于汽車在交會時，光進入眼睛的角度會不斷地變化，駕駛員在行駛過程中發(fā)現(xiàn)人或物體的后制動也需要反應(yīng)時間，鍍膜高色溫?zé)襞莸恼丈渚嚯x較短，探測范圍小會直接影響行車安全。

5.紫外含量及顯色指數(shù)測定

作為照明光源，除了要求光效高之外，還要求它發(fā)出的光具有良好的顏色。光源的顏色有兩方面的意思：色表和顯色性。人眼直接觀察光源時所看到的顏色，稱為光源的色表。顯色性是指光源的光照射到物體上所產(chǎn)生的客觀效果。如果各色物體受照的效果和標(biāo)準(zhǔn)光源（黑體或重組日光）照射時一樣，則認(rèn)為該光源顯色性好；反之，如果物體在受照后顏色失真，則該光源的顯色性就差。

波長200 nm～380 nm的光定為紫外光，人眼無法識別，紫外含量越多，紫外輻射越大，對于配光鏡材料的影響更大，會使配光鏡產(chǎn)生磨損、變色、裂變等化學(xué)反應(yīng)。

在此項試驗中，選取之前2種不同色溫的燈泡，各5個，來測定紫外含量和顯色指數(shù)，詳見表5。

表5 紫外含量和顯色指數(shù)

根據(jù)表5紫外含量和顯色指數(shù)的測定結(jié)果，鍍膜高色溫?zé)襞莸淖贤夂科毡楦哂谄胀u素?zé)襞荩瑫铀倥涔忡R老化、磨損、變色和裂變等化學(xué)反應(yīng)；顯色指數(shù)低于普通鹵素?zé)襞?，將降低物體在照射時被人眼辨別的能力。

三、數(shù)據(jù)結(jié)果分析

光通量=能量分布x視見函數(shù)（視見函數(shù)的峰值在黃綠段550 nm左右），由于高色溫?zé)襞莸念伾{光，能量主要分布在波長較短處，所以整體的光通量下降，照度值也下降。部分廠家為了彌補亮度的不足，又提高了燈泡的功率，從而加大了燈泡的發(fā)熱能力、加重了配光鏡及反光鏡耐熱壓力，也增加了機動車本身的能耗，更增大了車身線路負(fù)載的壓力。從國家標(biāo)準(zhǔn)的角度來看，此類高色溫光源的光電性能并不符合GB 15766.1－2008中光電性能的標(biāo)準(zhǔn)要求。

由于光通量的下降，造成了照度值的下降，直接造成配光效果變差，在實際道路上，照明物體的能力、照射距離和照射范圍都相應(yīng)減小，造成人們行駛中可視能力下降。從GB 4599－2007中配光性能的要求來看，配光光型并沒有具體改變，但它們的照度值卻明顯下降，有的甚至?xí)档偷絿覙?biāo)準(zhǔn)限值之下。

人在光譜上的可視范圍在380 nm～780 nm之間，對于高色溫?zé)襞莸谋旧硖匦詠碚f，因為表面鍍了藍膜后，有效地過濾了更多的黃光，而使它所發(fā)出光的顏色接近藍光，所以在光譜上，它的光能量主要集中波長較短處，在光譜上能量分布不均勻，于是造成顯色性差。

從配光鏡的角度來看，組成塑料配光鏡的材料主要由碳（C）和氫（H）兩種元素組成?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)上，打破C－C鍵或C－H鍵的鍵能，就會從分子組成上破壞配光鏡結(jié)構(gòu)，使其有發(fā)黃、老化等現(xiàn)象。紫外線則會引起塑料分子鏈斷裂和化學(xué)鍵解體，所以光源紫外含量的增加會加速塑料配光鏡的老化，容易損壞配光鏡本身的結(jié)構(gòu)，破壞其配光效果。

四、結(jié)語

通過上述一系列實驗數(shù)據(jù)的分析，對于這種通過玻璃管表面鍍上藍膜的方法來提高色溫的光源，在前照燈中的應(yīng)用中，無論從光源本身的光學(xué)性質(zhì)（如功率、光通量、紫外含量、顯色指數(shù)），還是從實際運用時的配光效果（如配光性能、照射距離和照射寬度）都證明沒有普通鹵素光源所產(chǎn)生的效果好。雖然，鍍膜高色溫?zé)襞菰陬伾谋憩F(xiàn)性上接近天空光，更接近人類白天習(xí)慣的光色溫，但為此卻增加了駕駛員夜間行車時的危險性。希望通過本文的研究結(jié)果建議廣大駕駛員不要更換此類高色溫?zé)襞?，也為相關(guān)部門規(guī)范機動車光源的售后市場，在制定相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)時提供技術(shù)依據(jù)。