淺談汽車燈具設(shè)計(jì)

許志揚(yáng)　李念

摘 要：隨著現(xiàn)代燈光技術(shù)的不斷提高，人們對(duì)汽車燈具的設(shè)計(jì)要求越來越高，設(shè)計(jì)要完美呈現(xiàn)功能和美學(xué)結(jié)合，這樣才能在行業(yè)中保持競爭力，現(xiàn)代的汽車燈具因?yàn)槠囋O(shè)計(jì)不僅減少了生產(chǎn)周期，同時(shí)也提高了汽車燈具生產(chǎn)技術(shù)水平和質(zhì)量;本文從汽車燈具的前期設(shè)計(jì)到后期的工程制造，對(duì)現(xiàn)代燈具設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和闡述，探討了現(xiàn)代汽車燈具設(shè)計(jì)新技術(shù)，新工藝，新設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)檢驗(yàn)要求標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：燈具;設(shè)計(jì);光源;新技術(shù);工藝

1 汽車燈具概述

1885年，德國卡爾.本茨最早運(yùn)用煤油燈在早期汽車上，開啟了汽車燈具的照明篇章，燈具不斷朝著更亮更節(jié)能的方向發(fā)展，早期的乙炔氣燈，白熾燈（燈泡）相繼發(fā)明，燈具在不斷地刷新時(shí)代要求，燈具的更新?lián)Q代隨著汽車設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展，突破各種技術(shù)瓶頸，燈具的造型和功能也更加多樣化和高科技化。

2 汽車燈具光源的發(fā)展

現(xiàn)代的汽車大燈主要有鹵素大燈、氙氣大燈（HID光源）、LED大燈（LED光源）、激光大燈（laser light光源）。

2.1 鹵素大燈

目前應(yīng)用最廣的、技術(shù)成熟、成本最低、結(jié)構(gòu)簡單的燈具種類，是入門車型或者低配車型的標(biāo)準(zhǔn)配置，發(fā)明于20世紀(jì)60年代，在燈泡內(nèi)灌注鹵素氣體而成，鹵素?zé)羯珳剌^低，偏黃色，在冰雪天氣具有更強(qiáng)的穿透性，一般越野車會(huì)采用鹵素?zé)糇鳛闃?biāo)配，鹵素?zé)舻娜秉c(diǎn)就是亮度和照明遠(yuǎn)度不夠，需要較大的燈光反射面，所以燈具造型比較固定單一，面積比較大，同時(shí)鹵素?zé)魤勖^短。

2.2 氙氣大燈

目前大多用于汽車遠(yuǎn)近光燈，比較顯檔次，傳統(tǒng)鹵素大燈是鎢絲經(jīng)加熱后發(fā)熱燈，色溫值3200K偏紅，而氙氣大燈是通過電壓激活氣體發(fā)光，發(fā)光色溫超過4100K接近太陽光，給人帶來更加舒適的視覺感覺，同時(shí)氙氣大燈功率更高，更亮更廣更遠(yuǎn)的照明范圍，夜間行車視野更清晰，降低事故發(fā)生率，氙氣大燈是電子激活氣體發(fā)光，沒有鎢絲，壽命相比鹵素?zé)舾L久，但氙氣大燈成本比較高，啟動(dòng)速度較慢。

2.3 LED大燈

常用于較高端的車型，LED燈屬于新興光源，還在不斷發(fā)展中，LED效率高，發(fā)熱小，壽命更長，亮度調(diào)節(jié)更方便，可塑性更強(qiáng)，滿足更多的造型設(shè)計(jì)，當(dāng)下LED大燈并未普級(jí)，成本較高。

2.4 激光大燈

激光大燈被稱為合理的下一步，激光大燈是激光發(fā)光二極管的藍(lán)光燈貫穿前大燈，單元內(nèi)有熒光的熒光粉，將其轉(zhuǎn)成一個(gè)擴(kuò)散的白光，節(jié)能和環(huán)保。目前只有寶馬開發(fā)了這個(gè)技術(shù)。激光大燈照明距離比氙氣大燈和LED大燈更遠(yuǎn)亮，耗電更低，穩(wěn)定性高，壽命更長同，發(fā)熱量更小，同樣的照明強(qiáng)度只需要更小的體積，減少發(fā)動(dòng)艙占用空間，給設(shè)計(jì)師更多的設(shè)計(jì)空間和造型。汽車的大燈技術(shù)在不斷地更新，帶來大量的新穎造型奇特的大燈設(shè)計(jì)。

3 汽車燈具設(shè)計(jì)工程及法規(guī)要求

汽車燈分為照明燈與信號(hào)燈，照明燈有外部照明燈（前照燈遠(yuǎn)光燈、近光燈、前霧燈、倒車燈、牌照燈）與內(nèi)部照明燈（閱讀燈、頂燈、行李箱燈、門燈、儀表燈）。信號(hào)燈有外部信號(hào)燈（轉(zhuǎn)向燈、位置燈、示寬燈、日間行車燈、制動(dòng)燈、后霧燈、位置燈、回復(fù)反射器、高位置動(dòng)燈）與內(nèi)部氛圍燈。

不同的車型需要設(shè)計(jì)不同的照明方式，低配車型多采用鹵素?zé)襞?反射碗式中配車型多采用鹵素?zé)襞?透鏡的方式;高配車型高配多采用LED的前燈。

3.1 前照燈：遠(yuǎn)光燈、近光燈

汽車燈具包含燈體（燈殼），燈泡，反射鏡，調(diào)光支架，內(nèi)配光鏡，中板飾件，外配光鏡（燈罩），不同的照明方式有相應(yīng)不同的設(shè)計(jì)要求：

3.1.1 燈泡反射式，遠(yuǎn)光燈出光口直徑>φ85mm，遠(yuǎn)光亮度達(dá)到50000cd。燈泡到燈玻距離>100mm，縱深要>180mm。近光燈（反射式）出光口> φ100mm，或?qū)挾确较?130mm。燈泡到燈玻距離>100mm，縱深要>200mm。如果遠(yuǎn)近光一體燈出光口直徑>φ110mm，如為異形出光口，則須左右尺寸略大于上下尺寸。前轉(zhuǎn)向燈與近光燈距離<20mm的，出光口直徑>80mm;距離>20mm的，出光口直徑>60mm。以上為燈腔體較大時(shí)的情況。（A面高度Z方向上>160）。

3.1.2 鹵素透鏡形式，鹵素近光透鏡：透鏡口大小為標(biāo)準(zhǔn)件，一般φ65左右（LED前照燈透鏡最小40*60），透鏡需要預(yù)留φ120的空間裝透鏡燈組件。燈泡到燈玻距離>60，縱深要>240，遠(yuǎn)近光透鏡：遠(yuǎn)近光透鏡尺寸一般為φ75，其余參照近光透鏡。

3.1.3 LED透鏡形式，LED單功能透鏡：常見尺寸為40*60，或者25*110等，LED雙功能透鏡：常見尺寸為55*60。

3.1.4 前燈涉及到調(diào)光的為：遠(yuǎn)光、近光、霧燈。遠(yuǎn)光調(diào)光角度：要求左右±2.5°，上下2.5遠(yuǎn)光反射鏡距離飾圈距離：X向8mm以上，Y/Z向10mm以上近光調(diào)光角度：要求左右±2.5°，上3°，下5°。

3.2 轉(zhuǎn)向燈、位置燈、日間行車燈

光導(dǎo)（圓管、厚壁）形式：光導(dǎo)結(jié)構(gòu)在前大燈上主普遍應(yīng)用于轉(zhuǎn)向燈，位置燈，日間行車燈等功能，要求LED反射式結(jié)構(gòu)Z方向要求大于20mm，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)至少為15mm（光導(dǎo)厚度6mm）。

3.3 后尾燈：霧燈、倒車燈、位置燈、置動(dòng)燈

面積：后燈中以要求最高的后霧燈為例：最小60*70的尺寸（或相同面積）;如果是扁長形則要求50*80;（燈泡P21W+紅色燈玻，燈體材料ABS+PC），考慮到耐熱，其他燈若使用P21W/PY21W燈泡的尺寸也是相同的，后位置燈配光要求低，一般不限尺寸，回復(fù)反射器有效面積： 大于2500mm^2;深度：倒車燈，燈玻是光面時(shí)（反射鏡配光光），燈體側(cè)壁深度<90;其他燈：燈玻是光面時(shí)（反射鏡配光），燈體側(cè)壁深度<120。

3.4 法規(guī)查詢

GB4599-2007《汽車用燈絲燈泡前照燈》 GB5920-2008《汽車及掛車前位燈、后位燈、示廓燈和制動(dòng)燈配光性能》GB23255-2009 《汽車晝間行駛燈配光性能》GB4758《汽車及掛車外部照明和信號(hào)裝置的安裝規(guī)定》等。

4 汽車燈具材質(zhì)、顏色、表面紋理花紋

4.1 汽車燈具材質(zhì)

燈具用塑料有熱塑性塑料（ABS、PMMA、PP、PC）熱固性塑料（BMC）

ABS一般用于燈殼的注塑，ABS塑料具有抗張力，沖擊強(qiáng)度，成型過程中熱穩(wěn)定性好。PMMA有機(jī)玻璃，透光性好，具有一定的吸水性，一般用于信號(hào)燈配光鏡的注塑。PP通常用于燈殼注塑，質(zhì)輕價(jià)廉，耐高溫，機(jī)械強(qiáng)度高，PC一般用于前燈燈罩注塑，透光度高，沖擊韌性好，耐熱性高，尺寸穩(wěn)定性好，成型收縮率小。BMC用于制作前燈反射鏡，價(jià)格低廉，耐高溫，阻燃性好，抗老化，表面光澤好。

4.2 顏色

燈腔內(nèi)材質(zhì)主要分為：高亮鍍鋁、皮紋鍍鋁、高亮黑、皮紋黑，無皮紋件拔模要求3°，皮紋件根據(jù)皮紋的不同一般為5°-7°。

配光鏡（燈罩lens）有黑色，白色，紅色，無色，配光鏡外表面上使用的一層或多層涂料產(chǎn)品，顏色根具設(shè)計(jì)的定義有深淺不同。

4.3 花紋

燈腔材質(zhì)表花紋處理，配光鏡（燈罩）表面花紋設(shè)計(jì)

5 汽車燈具模型制造工藝

5.1 燈玻焊接工藝

熱板焊接：由溫度控制的加熱板使用焊接面熔化、結(jié)合的焊接方法，工藝簡單，價(jià)格較低，但焊接位置產(chǎn)生不規(guī)則的溢料，影響美觀。

摩擦焊接：焊接接觸面之間的相對(duì)無能無力摩擦，產(chǎn)生摩擦熱，使分子擴(kuò)散和再結(jié)晶而實(shí)現(xiàn)焊接方法，質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品一致性好，焊接結(jié)合面平整美觀，工藝要求高，價(jià)格較高。

超音波焊接：利用高頻振動(dòng)波傳遞到焊接的物體表面，在加壓下，表面相互摩擦熔合。

5.2 注塑工藝

雙色注塑：兩種不同材料雙射注塑兩次成型的雙色產(chǎn)品，較傳統(tǒng)單色注塑工藝，可消除表面存在分模線的問題，模具成本適中，但燈玻無法一體注塑做到熏黑效果。

三色注塑：三射交工位立式注塑機(jī)，一次性可以生產(chǎn)3種顏色成型的產(chǎn)品，三套模同時(shí)注塑，三種不同材料三射注塑成型三色產(chǎn)品，模具成本較高，但成色效果最好，燈玻表面黑色與紅色過度自然漸變，檔次高。

6 設(shè)計(jì)方活

6.1 燈具設(shè)計(jì)效果圖

根據(jù)整車的設(shè)計(jì)風(fēng)格和設(shè)計(jì)要求來構(gòu)思部件的設(shè)計(jì)，使燈具的設(shè)計(jì)與整車是相合符合的，起到畫龍點(diǎn)睛的作用，燈具效果圖展現(xiàn)各個(gè)功能燈的清晰結(jié)構(gòu)，位置，大小，同時(shí)要表現(xiàn)出各個(gè)燈發(fā)光的效果。

6.2 燈具設(shè)計(jì)爆炸圖

燈具爆炸圖的作用是圖解說明各個(gè)構(gòu)件，裝配示意圖，非常明確地傳達(dá)出燈具各個(gè)細(xì)節(jié)之間的關(guān)系，細(xì)節(jié)的形態(tài)，細(xì)節(jié)的大小，材質(zhì)，用于指導(dǎo)數(shù)據(jù)師構(gòu)建三維數(shù)據(jù)，同時(shí)用于指導(dǎo)后期模型難制作。

6.3 燈具設(shè)計(jì)效果圖評(píng)審

設(shè)計(jì)師根據(jù)整車造型，設(shè)計(jì)繪制燈具效果，整理成報(bào)告，組織設(shè)計(jì)評(píng)審，確定最終適合整車設(shè)計(jì)的燈具設(shè)計(jì)，確定好的效果圖，根據(jù)1：1大小，打印帖在整車上，同整車一起評(píng)審。

7 三維數(shù)據(jù)把控

7.1 CAS、A面把控

設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)為3D數(shù)據(jù)，CAS數(shù)據(jù)搭出各個(gè)功能燈的位置大小面積，在A面數(shù)據(jù)檢驗(yàn)型面，線性，工程根據(jù)造型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可制造的數(shù)據(jù)，光學(xué)驗(yàn)證，法規(guī)校核，制造驗(yàn)證。

7.2 零件點(diǎn)亮狀態(tài)把控

觀察明暗截止線 cut-off line，光束投射到配光屏幕上，目視感覺到明暗顯著變化的分界線。確認(rèn)各個(gè)燈光的投射干凈不露光。

7.3 設(shè)計(jì)質(zhì)量把控

鍍鋁層的磨砂工藝品質(zhì)精致，鍍鋁無流掛，無顆粒狀瑕疵，磨砂不粗糙，燈玻的澆口數(shù)量無過多，周圈黑邊寬度均勻一致，鍍鋁邊框精致不粗糙寬大，精致LOGO點(diǎn)綴，鍍鋁表層磨砂與亮邊界線清晰精致。