镀膜高色温灯泡在机动车前照灯上的危害性研究

文/唐小雷 王早早 卜伟理

近年来，在机动车售后市场上有一种通过表面镀上蓝膜以提高色温的灯泡，此类灯泡已普遍存在于机动车前照灯远近光的更换上，具有色温高、功率高、发热强等特点。通常应用在机动车前照灯上灯泡的色温为2 856 K，而此类镀膜灯泡的色温高达5 000 K以上，此类光源是否会影响照明效果，行车安全性如何？为此本文对其展开了安全性测试，并依据数据进行分析评估。

一、镀膜高色温灯泡在机动车前照灯上的危害

机动车灯光属于主动安全，光源的好坏从一定意义上会影响行车安全。在我国，灯泡属于自愿性认证，并非强制性，目前尚无针对高色温灯泡的国家标准。作为一种消耗品，此类高色温灯泡已广泛存在于售后市场。由于缺乏标准试验样本和记录较少，尚无此类高色温灯泡在前照灯应用上的危害性的研究报告。故此次希望通过运用GB 4599－2007《汽车用灯丝灯泡前照灯》的配光要求、GB 15766.1－2008《道路机动车辆灯泡尺寸、光电性能要求》的光电性能要求以及国际照明委员会（CIE）188技术报告中一些评估汽车前照灯性能的要求，制定一套试验方案，用于测定此类高色温灯泡的相关性能，并将其与普通卤素灯泡的各种数据比对，以证实镀膜高色温灯泡在前照灯应用上的危害性，为相关部门规范汽车光源售后市场提供技术依据。

色温表示光源颜色的量，此概念由光源的光谱能量分布和颜色引入。当光源所发出光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的这个温度就称为该光源的颜色温度Tc，简称“色温CT”，用绝对温标表示。

二、研究方法及测试结果

光源作为汽车灯光中主动安全的关键零部件，对行车安全影响较大。根据现行标准GB 15766.1－2008、GB 4599－2007和CIE188技术报告中对光电性能、发热能力、配光性能、色度、等照度曲线、紫外含量和显色性的要求，测定镀膜高色温灯泡和普通卤素灯泡的相关技术参数。

1.光电性能测定

在国内，灯泡的国家强制性标准中只涉及到灯座型号、灯丝位置尺寸、灯泡的功率及光通量，并没有对灯泡色温的规定。为了确定高色温灯泡是否满足国家标准的要求，测试方法按照GB 15766.1－2008中对光源H7 12 V 5 W的光电性能要求进行，涉及到的光电参数为功率和光通量。该项试验对象是选择5只色温为5 000 K的镀膜H7 12 V 55 W灯泡和5只色温为2 856 K的普通H7 12 V 55 W灯泡，通过控制测试电压13.2 V测定其功率和光通量，测试结果详见表1。

表1 测定灯泡功率和光通量

在GB 15766.1－2008中规定H7 12 V 55 W灯泡的标准光电性能为：功率应小于58 W，光通量在1 350 lm～1 650 lm之间。从我们测试的结果来看，镀膜高色温灯泡的功率在70 W左右，已经超过标准要求，而光通量只略高于700 lm，比色温为2 856 K灯泡的光通量少50%左右，同样没有达到国家标准要求。

2.发热能力的测定

灯泡在正常工作中，会产生大量的热，而灯腔狭小不易散热，一旦灯腔受热产生配光镜或反光镜形状的扭曲、形变、融化等都会改变原有的配光效果，从而使照明效果变差。故光源的发热情况必定会影响行车安全。在此试验中，试验对象仍为上述的5只色温为5 000 K和5只色温为2 856 K的H7 12 V 55 W灯泡。测试方法是将上述灯泡依次与实车安装位置一致，连续点灯1 h，并在各测温点上固定色温热电偶对其进行测温，测试结果详见表2。

表2 各测温点上固定色温热电偶对其进行测温结果表 ℃

从上述测试结果来看，镀膜高色温灯泡各个部位的温度都高于常规卤素灯泡，其发热能力必定会增大反光镜或配光镜等材料的耐热压力，若造成变形，将会影响行车安全。

3.配光性能及色度测定

机动车灯具的配光性能在国家标准中是一个重要的考核项目，也是保证汽车在夜间行车时视野清晰的重要参数。色度是机动车灯光信号中，能力表现的重要指标。在此项试验中，选取1只装有支架的汽车前照灯，光源是上述色温为5 000 K和色温为2 856 K的H7 12 V 55 W灯泡各1只，作为配光性能和色度比对对象。测试方法及测试参考点按照GB 4599－2007中配光性能和色度的检测要求进行试验，测试电压为13.2 V。试验结果详见表3。

在GB 4785－2007《汽车及挂车外部照明和光信号装置的安装规定》中要求，机动车前照灯发出的颜色必须是白色的，白色色品坐标的范围是：x在0.310～0.500范围内，y≤0.150+0.640x，y≤0.440；y≥0.050+0.750x，y≥0.382。从上述的色度测试结果来看，镀膜高色温灯泡所产生颜色偏蓝白光，其色度值为x=0.3550，y=0.3560，普通卤素灯泡所产生的颜色为白色，其色度值为x=0.4267，y=0.3936，均在国家标准规定的白色色品坐标范围之内。

表3 两种色温灯泡1的配光值和色度比较 l x

从配光效果来看，两种灯泡所产生的配光光型并没有明显的改变，但镀膜高色温灯泡的照度值明显下降，跟普通卤素灯泡在几个比较重要的测试点上，如近光75R（指从驾驶员位置到右边路边75 m的那个点）和远光HV（指远光在汽车前方25 m处的中心点），普通卤素灯泡在75R的那个点的照度是17.814 lx，镀膜高色温灯泡在75R那个点的照度是14.219 lx，照度值下降了20%左右；普通卤素灯泡在远光HV那个点的照度是65.230 lx，镀膜高色温灯泡在远光HV那个点的照度是40.120 lx，照度值下降了38%左右，并且在GB 4599－2007中规定远光HV的照度值必须大于48 lx，此配光值无法满足国家标准的要求。从这个试验结果来看，使用镀膜高色温灯泡会直接降低驾驶员在夜间行车的可视能力，这与光通量下降造成照度下降相符合，从行车的照明能力来看，镀膜高色温灯泡并不有效。

4.等照度曲线测定

在此项试验中，测试对象为上述的前照灯，光源为上述色温5 000 K和2 856 K的H7 12 V 55 W灯泡各1只，通过模拟正常的行车，以车灯近光照射路面获取等照度曲线的方法来评价汽车前照灯系统的性能。在此采取探测行人或物体距离、光束照射宽度两方面来比对镀膜高色温灯泡和普通卤素灯泡在前照灯应用上表现。

按照CIE188的推荐方法，我们将1 lx、3 lx、5 lx定为3个参考照度值，以此为参考值，确立等照度曲线（见图1）并评估出光束照射宽度及照射距离。

图1 两种不同色温灯泡在1 l x、3l x、5l x的近光等照度曲线

假设汽车在行驶中探测到行人或物体位置的照度值为5 lx，眼睛所能感受到最远的照度值为1 lx，对此进行照射距离及照射宽度测量，详见表4。

表4 照射距离及照射宽度测量 m

从表4的试验数据中可以看出，在人眼感受最远的照度值和分辨物体的距离上，普通卤素灯泡的照射距离较远，5 lx在60 m和80 m的照射宽度上，普通卤素灯泡也较宽。由于汽车在交会时，光进入眼睛的角度会不断地变化，驾驶员在行驶过程中发现人或物体的后制动也需要反应时间，镀膜高色温灯泡的照射距离较短，探测范围小会直接影响行车安全。

5.紫外含量及显色指数测定

作为照明光源，除了要求光效高之外，还要求它发出的光具有良好的颜色。光源的颜色有两方面的意思：色表和显色性。人眼直接观察光源时所看到的颜色，称为光源的色表。显色性是指光源的光照射到物体上所产生的客观效果。如果各色物体受照的效果和标准光源（黑体或重组日光）照射时一样，则认为该光源显色性好；反之，如果物体在受照后颜色失真，则该光源的显色性就差。

波长200 nm～380 nm的光定为紫外光，人眼无法识别，紫外含量越多，紫外辐射越大，对于配光镜材料的影响更大，会使配光镜产生磨损、变色、裂变等化学反应。

在此项试验中，选取之前2种不同色温的灯泡，各5个，来测定紫外含量和显色指数，详见表5。

表5 紫外含量和显色指数

根据表5紫外含量和显色指数的测定结果，镀膜高色温灯泡的紫外含量普遍高于普通卤素灯泡，会加速配光镜老化、磨损、变色和裂变等化学反应；显色指数低于普通卤素灯泡，将降低物体在照射时被人眼辨别的能力。

三、数据结果分析

光通量=能量分布x视见函数（视见函数的峰值在黄绿段550 nm左右），由于高色温灯泡的颜色偏蓝光，能量主要分布在波长较短处，所以整体的光通量下降，照度值也下降。部分厂家为了弥补亮度的不足，又提高了灯泡的功率，从而加大了灯泡的发热能力、加重了配光镜及反光镜耐热压力，也增加了机动车本身的能耗，更增大了车身线路负载的压力。从国家标准的角度来看，此类高色温光源的光电性能并不符合GB 15766.1－2008中光电性能的标准要求。

由于光通量的下降，造成了照度值的下降，直接造成配光效果变差，在实际道路上，照明物体的能力、照射距离和照射范围都相应减小，造成人们行驶中可视能力下降。从GB 4599－2007中配光性能的要求来看，配光光型并没有具体改变，但它们的照度值却明显下降，有的甚至会降低到国家标准限值之下。

人在光谱上的可视范围在380 nm～780 nm之间，对于高色温灯泡的本身特性来说，因为表面镀了蓝膜后，有效地过滤了更多的黄光，而使它所发出光的颜色接近蓝光，所以在光谱上，它的光能量主要集中波长较短处，在光谱上能量分布不均匀，于是造成显色性差。

从配光镜的角度来看，组成塑料配光镜的材料主要由碳（C）和氢（H）两种元素组成。化学结构上，打破C－C键或C－H键的键能，就会从分子组成上破坏配光镜结构，使其有发黄、老化等现象。紫外线则会引起塑料分子链断裂和化学键解体，所以光源紫外含量的增加会加速塑料配光镜的老化，容易损坏配光镜本身的结构，破坏其配光效果。

四、结语

通过上述一系列实验数据的分析，对于这种通过玻璃管表面镀上蓝膜的方法来提高色温的光源，在前照灯中的应用中，无论从光源本身的光学性质（如功率、光通量、紫外含量、显色指数），还是从实际运用时的配光效果（如配光性能、照射距离和照射宽度）都证明没有普通卤素光源所产生的效果好。虽然，镀膜高色温灯泡在颜色的表现性上接近天空光，更接近人类白天习惯的光色温，但为此却增加了驾驶员夜间行车时的危险性。希望通过本文的研究结果建议广大驾驶员不要更换此类高色温灯泡，也为相关部门规范机动车光源的售后市场，在制定相应的国家标准时提供技术依据。