對國家標(biāo)準(zhǔn)《汽車用道路照明裝置及系統(tǒng)》(草案)配光要求的驗證

王 瑋，卜偉理，楊 通，潘樂仁

(上海機(jī)動車檢測認(rèn)證技術(shù)研究中心有限公司，上海 201805)

引言

按照《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)深化標(biāo)準(zhǔn)化工作改革方案的通知》(國發(fā)〔2015〕13號)和《國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)貫徹實施〈深化標(biāo)準(zhǔn)化工作改革方案〉行動計劃(2015—2016年)的通知》(國辦發(fā)〔2015〕67號)的要求，國務(wù)院于2016年發(fā)布《強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)整合精簡工作方案》，以解決部分國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容存在交叉重復(fù)矛盾的問題，建立一個更符合經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的國家標(biāo)準(zhǔn)體系。國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會隨后發(fā)布國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)精簡整合結(jié)論。98項汽車強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)中(其中包括24項機(jī)動車外部照明和光信號裝置的標(biāo)準(zhǔn))整合后變成72項強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和4項推薦性標(biāo)準(zhǔn)。

世界各國對汽車前照燈的配光有嚴(yán)格的要求。我國采用ECE體系的標(biāo)準(zhǔn)，從1993年起陸續(xù)制定了汽車燈光國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)[1]。目前我國有三個涉及汽車前照燈配光的強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，分別對應(yīng)不同光源的前照燈，即GB 4599—2007《汽車用燈絲燈泡前照燈》、GB 21259—2007《汽車用氣體放電光源前照燈》以及GB 25991—2010《汽車用LED前照燈》[2-4]。根據(jù)此次精簡整合結(jié)論，三項標(biāo)準(zhǔn)整合成一項標(biāo)準(zhǔn)，即《汽車用道路照明裝置及系統(tǒng)》(名稱暫定，本文中稱為新標(biāo)準(zhǔn))。盡管三項現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)在配光測試點(diǎn)及區(qū)域和限值上存在差異，新標(biāo)準(zhǔn)對三個現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的配光測試要求進(jìn)行融合，規(guī)定了適用不同光源的前照燈的配光要求。換言之，新標(biāo)準(zhǔn)實施之后，不同光源前照燈需要滿足相同的配光要求。

新標(biāo)準(zhǔn)增加了部分測試點(diǎn)和線段，并提高了部分測試點(diǎn)的限值要求，可能會對燈具制造企業(yè)設(shè)計汽車前照燈尤其是燈絲燈泡前照燈帶來一定的挑戰(zhàn)。作為國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，制修訂周期長，有必要盡早對其中的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行驗證，以便制定符合行業(yè)實際發(fā)展?fàn)顩r兼顧未來發(fā)展趨勢的國家標(biāo)準(zhǔn)。本文選取了多套不同光源的汽車前照燈，對其配光性能按照新老國標(biāo)的配光要求進(jìn)行測試，從而驗證新標(biāo)準(zhǔn)中配光要求的有效性，為標(biāo)準(zhǔn)起草人員提供參考。

1 新標(biāo)準(zhǔn)配光要求

表1列舉了《汽車用道路照明裝置及系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)中適用于汽車前照燈的配光要求。

表1 新標(biāo)準(zhǔn)中汽車前照燈的配光要求

從表1中可以看到，新標(biāo)準(zhǔn)的配光要求在GB/T 30036—2013《汽車用自適應(yīng)前照明系統(tǒng)》[5]中C模式的基礎(chǔ)上增加了新的測試點(diǎn)和線段，并修改了部分限值。具體而言，兩份標(biāo)準(zhǔn)的配光要求主要存在以下區(qū)別：

● 刪除HV點(diǎn)最大值要求，因為III區(qū)范圍已包含HV點(diǎn)最大值。

● 刪除 Seg BLL和Seg BRR 最小值要求，由于這兩條測試線段在H-H線上方，定義它們是為了限值對道路其他使用者的眩光，因此最小值要求沒有意義。

● 75R的最小值提高為現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的1.2倍。

● 增加 50R 最小值要求。

● 提高 50L 最小值和最大值要求。

● 根據(jù)CIE 188技術(shù)報告[7]中評價道路照射距離和照射寬度的測試區(qū)域，增加40R、40L測試點(diǎn)及Segment 50、Segment 40R、Segment 40L和Segment 15測試線段。

● Segment 10 的最大值由12 300 cd修改為50R實測值的0.8倍。

● 用Segment 25L替代25L和25LL，用Segment 25替代25R和25L，用Segment 25R替代25R和25RR，以增加均勻性考核要求。

● 增加近光Imax最大值要求。

2 試驗方法

毫無疑問，照準(zhǔn)角度是影響前照燈配光性能最重要的因素之一[6]。因此，明暗截止線的照準(zhǔn)是前照燈檢測過程中的首要步驟。本文中對前照燈的照準(zhǔn)在距離前照燈25 m處的垂直屏幕上進(jìn)行?；镜恼諟?zhǔn)方法是將明暗截止線的水平部分調(diào)整到H-H線以下1%(即0.57°)的位置，然后將截止線的“拐點(diǎn)”調(diào)整至V-V線上。按上述照準(zhǔn)后若近光不滿足要求，則允許明暗截止線在水平方向左右各1°、垂直方向不超過H-H線的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整[2]。為了進(jìn)一步驗證明暗截止線位置對試驗結(jié)果的影響，本文中使用了基本照準(zhǔn)方法和經(jīng)過進(jìn)一步調(diào)整的照準(zhǔn)方法兩種照準(zhǔn)方法。

2.1 第一部分：使用基本照準(zhǔn)方法的測量

圖1 基本照準(zhǔn)方法示意圖Fig.1 Basic aiming method

本部分選取10只汽車前照燈 (4只燈絲燈泡光源，3只HID光源，3只LED光源)，按照新標(biāo)準(zhǔn)中的測試要求，測量了這些前照燈的配光性能。本部分使用基本照準(zhǔn)方法，按照圖1所示方法對明暗截止線進(jìn)行照準(zhǔn)。燈絲燈泡前照燈的試驗電壓按照13.2 V對應(yīng)的基準(zhǔn)光通量；HID和LED大燈的試驗電壓設(shè)置為終端電壓13.2 V。

2.2 第二部分：使用調(diào)整的照準(zhǔn)方法的測量

本部分選取11只汽車前照燈 (5只燈絲燈泡光源，3只HID光源，3只LED光源)，在基本照準(zhǔn)方法的前提下，進(jìn)一步對明暗截止線進(jìn)行調(diào)整，確保75R，B50L和Zone III的值能滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求。照準(zhǔn)后首先按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的配光測試點(diǎn)和和試驗電壓要求進(jìn)行測量。隨后在保持照準(zhǔn)位置不變的情況下，按照新標(biāo)準(zhǔn)的配光要求進(jìn)行測量，測試電壓與第一部分相同。

3 試驗結(jié)果

3.1 第一部分測量結(jié)果

本部分的測試結(jié)果如表2(在該表中，不滿足要求的值被粗體標(biāo)記)所示。從表2中可以看到，對于燈絲燈泡前照燈而言，所有Zone III的測試值都大于標(biāo)準(zhǔn)中最大限值要求；同時，部分燈具的75R、50L、40L、Segment 50和Segment 25L的測量值小于最低限值要求。至于HID和LED大燈，只有Zone III的測量值不符合要求；但這些值比標(biāo)準(zhǔn)中最大限值大很多。

3.2 第二部分測量結(jié)果

在基本照準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對明暗截止線進(jìn)行調(diào)整，可以使盡可能多的測量值滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。如上所述，在這部分試驗中我們確保75R, B50L和Zone III的測量值能夠滿足要求。然而在此前提下，一些燈絲燈泡前照燈的測量結(jié)果仍然不能滿足要求。如表3所示，不合格測量值主要集中在50L、40L和Segment 50。由此推斷，這些測試點(diǎn)和線段的最小發(fā)光強(qiáng)度限值對于燈絲燈泡前照燈而言可能要求較高，甚至有一款LED前照燈也無法滿足標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

4 討論

為了進(jìn)一步比較這些前照燈按照新標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量的結(jié)果，本文還列出了第二部分試驗中所用前照燈按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量的結(jié)果。表4列舉了其中不滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的測量結(jié)果。

表2 使用基本照準(zhǔn)方法的測量結(jié)果

通過對比表3和表4我們可以看到，對于1#前照燈，由于其明暗截止線上方的亮度不足，因此，GB 4599規(guī)定的測試點(diǎn)7、8、1+2+3、4+5+6 的測量結(jié)果和新標(biāo)準(zhǔn)中相同區(qū)域的S50+S50LL+S50RR、S100+S100LL+S100RR的測量值都低于標(biāo)準(zhǔn)中該測試點(diǎn)最低限值的要求；對于其他測試點(diǎn)，雖然可以滿足GB 4599的要求，但是仍有5個測試點(diǎn)及線段的測量值，無法滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求。3#前照燈的結(jié)果與1#類似，雖然可以滿足GB 4599的要求，但是50L和Segment 50的測量值小于新標(biāo)準(zhǔn)的最低限值要求。由此推斷，新標(biāo)準(zhǔn)中V-V線左側(cè)區(qū)域?qū)τ跓艚z燈泡前照燈而言存在一定的挑戰(zhàn)。造成此現(xiàn)象的原因不僅因為新標(biāo)準(zhǔn)提高了一些測試點(diǎn)的最低的發(fā)光強(qiáng)度要求(如50L)，也因為新標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)大了考核區(qū)域(例如GB 4599 中Zone IV 的區(qū)域從左側(cè)5.1°擴(kuò)大到新標(biāo)準(zhǔn)的Segment 40L的左側(cè)14度)。但是仍然有燈絲燈泡前照燈可以同時滿足新老版本的標(biāo)準(zhǔn)，如5#前照燈。

另一方面，對于HID和LED前照燈而言，一些測試點(diǎn)的測量結(jié)果超過現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的最大值要求，但可以滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求。例如，9#前照燈的50L的測量值稍大于GB 25991的最大限值，但它能滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求。

5 結(jié)論

從本文中我們可以推斷，許多HID或LED光源的前照燈都能滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求。新標(biāo)準(zhǔn)中部分提高的限值甚至有利于高亮度前照燈發(fā)揮更好的照明效果。但是這些要求可能會對使用燈絲燈泡光源的前照燈提出挑戰(zhàn)。它們需要增加V-V線左側(cè)區(qū)域的亮度，或增加該區(qū)域的照射寬度，才能滿足新標(biāo)準(zhǔn)中提高的最低限值要求。

明暗截止線的照準(zhǔn)對于前照燈的配光性能是至關(guān)重要的。在進(jìn)行測量前需要按照嚴(yán)格的照準(zhǔn)方法對前照燈進(jìn)行照準(zhǔn)；否則，一款性能良好的前照燈可能會呈現(xiàn)糟糕的配光效果。

表3 使用調(diào)整的照準(zhǔn)方法的測量結(jié)果(按新標(biāo)準(zhǔn)檢測)

表4 使用調(diào)整的照準(zhǔn)方法的測量結(jié)果(按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)檢測)