组合式汽车前雾灯与LED日行灯的结构设计

周龙，李利琼，赵志星，黄丽娟，巨玉兔

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230000）

组合式汽车前雾灯与LED日行灯的结构设计

周龙，李利琼，赵志星，黄丽娟，巨玉兔

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230000）

前雾灯和日行灯是汽车前部的两个重要的灯具，前雾灯主要在雨雾等恶劣天气中使用，增加车辆的可见度；日行灯主要在白天使用，使得车辆在白天行驶时容易被辨识。本文所术的前雾灯与日行灯的组合设计方法，在满足前雾灯发光要求的同时，保证LED日行灯光源的正常工作温度，且该组合灯仅需一个灯体，减少了制造成本，易于装配。

前雾灯；日行灯；组合设计

CLC NO.:U463.65Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-131-03

引言

汽车前雾灯属于外部照明装置，用于雨雾天气行车时照明道路。因为雨雾天气的能见度较低，驾驶员的视线受到限制，而雾灯的光穿透力较强，可提高驾驶员与周围交通者的能见度，并且使来车和行人在较远处发现对方。日行灯属于汽车外部信号装置，其作用是为了让行人或对向车辆日内以在日间识别正在行驶过来的车型，避免或减少事故的发生。日行灯作为汽车选装的配置，越来越受到用户的欢迎，现在很多车辆都配备了LED日行灯。

汽车工业的飞速发展对照明和信号信号系统都提出了更高的要求，不仅要符合法规上各项安全标准的要求，而且要满足一些其他方面的要求，比如外形要和整个汽车的外形融为一体，保证流体美学的要求等。LED以其体积小，寿命长，能耗低及环保等优势，已经成为日行灯光源的首选。

1、目前的日行灯及雾灯结构

如图1及图2所示：目前市场上常用的LED日行灯与前雾灯组合形式为LED日行灯在雾灯侧面或者下面，这样布置的原因有两个：

1）与传统的光源相比，LED需要解决的是衰减及散热问题，因为LED芯片只要遇到高温，发光效率就会衰减甚至损坏。传统光源虽然产生的热量高于LED，但是不会因为高温而降低其光效。在目前发光效率下，LED只能将约20%-30%的输入功率转化为光能，其余能量转化为热量，如果温度持续增高，LED的性能就会下降甚至失效。

2）前雾灯一般采用55W的灯泡，发光的热量很高，而组合灯的灯体较小，因此整个灯体内温度较高。由于热量向上传播，前雾灯灯泡正上方的温度可以达到100℃，LED正常的工作温度为不大于70℃，所以现在日行灯与雾灯的组合灯中日行灯都是在雾灯的侧面或者下面。

如果整车造型要求日行灯在雾灯上面，一般将日行灯及雾灯分开，做成两个灯体，使日行灯单独装配，以保证日行灯的工作温度不至于过高。这样增加了一个灯体及灯体的安装定位装置，增加了整车成本及装配的复杂性：

图1 与前雾灯组合式日行灯

图2 与前雾灯组合式的日行灯

2、前雾灯与LED日行灯的组合结构设计

2.1 结构设计

如图3所示，本文提供了一种前雾灯与LED日行灯的组合灯，包括灯体、装饰框、雾灯反射碗、雾灯光源，日行灯光源。雾灯灯源通过灯座与灯体固定，雾灯灯源与雾灯反光碗组成了雾灯的发光体，雾灯反光碗也固定在灯体上。

日行灯反射碗设置在雾灯反光碗的上方，LED模组放置在日行灯反射碗的上方，LED光源固定在模组上，方向向下，其发出的光线通过日行灯配光面向正前方反射出去，形成侧发光的方式。日行灯配光面和日行灯灯源组成了日行灯的发光结构，这样的设置使得日行灯灯源尽可能远离雾灯灯源。

图3 组合式前雾灯与日行灯

图4 组合灯断面

图5 雾灯反射碗及金属隔热片

同时，在雾灯反光碗的上方设置有散热孔，散热孔上方设置金属隔热片，隔热片正后方的灯体相对应的位置处设置通气孔，以将灯体内的热气排放出灯体外。

2.2 实现形式

本文提出的一种前雾灯与日行灯的组合灯，将雾灯和LED灯源置于同一个灯体内，通常雾灯光源采用穿透力强的光源，一般是发热量较高的55W卤素灯泡，其正上方的温度可以达到100℃。相对于雾灯灯源，日行灯的LED颗粒的工作温度通常不大于70℃。

为保证LED日行灯的正常工作温度，将LED的发光方式设计成侧发光方式，LED颗粒可以尽可能远离雾灯光源；在雾灯反射碗的上方设置散热孔，散热孔上方设置设置金属隔热片，灯体上设置有与散热孔对应的通气孔，形成散热通道，这样，金属材料的隔热片吸收一部分来自散热孔的热量，同时，可以在反射碗上部的散热孔与灯体的通气孔间形成散热通道，更好的将热量引导散出灯体外部，确保日行灯灯源的正常工作。

如图4和图5所示，图5为安装有隔热片的雾灯反光碗的结构示意图，在雾灯反光碗的散热孔的上方设置有隔热片，散热孔可以随雾灯反光碗上表面的形状设置，基本为三角形，隔热片覆盖住该散热孔上方，可以具有与散热孔大体一致的形状，隔热片固定在雾灯反光碗上，设置有三个安装点，其中两个安装点从隔热片的本体延伸至雾灯反光碗的碗底面上，固定在放光碗的碗底面上，另一个安装点位于隔热片的本体上，固定于散热孔所在的表面上。隔热片固定在散热孔之上，在雾灯灯源工作时，热流向上从散热孔流出，受到隔热片的阻挡，阻碍热流进一步向上流动，在隔热片的引流作用下，改变气流方向，进一步从透气孔排除。

该隔热片采用金属材料，金属隔热片具有良好的导热性能，热流向上从散热孔流出时，能够吸收部分的热量，并起到导流的作用。为了起到更好的导流作用，隔热片可以尽可能的向通气孔延伸，并将隔热片与散热孔所在表面之间的通道与灯体上的通气孔对应设置，即部分通气孔与该通道至少部分重合，使得热流从通道流出后直接从通气孔排除，起到更好的散热效果。

这样，在满足前雾灯发光要求的同时，保证日行灯灯源的正常工作温度，不受雾灯灯源工作温度的影响，且该组合灯仅需一个灯体，减少了制造成本，且易于装配。

3、实验验证

采用有限元分析软件ANSYS对本文设计的结构进行热分析模拟，从热流场流动的趋势中可以看到，散热孔及隔热片在灯内起到很好的散热及隔热效果，日行灯颗粒处的最高温度为57.24℃，满足日行灯的使用要求。

图6 热分析结果

图7 实验验证

图8 光学测量结果

在温度实验箱内做环境温度为70℃的点灯实验，以最大功率点灯4h，实验电压13.5V，实验结束后外观无明显变化，零件无明显变形，样件内部无变形、熔化等异常，点亮检查各项功能正常。

前雾灯需满足GB 4660的法规配光要求，经对样件进行光学测量，各测试点满足国标规定的要求。

4、结论

文章提出了一种组合式汽车前雾灯与LED日行灯的结构，重点在于日行灯的布置、隔热及散热结构的运用。该结构能够满足LED日行灯使用的温度条件，又能使日行灯与雾灯集成在同一个灯体里面，减少了装配工序，减化装配的复杂性，提高工作效率，同时降低了开发成本。

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The combination design of fog lamp and Daytime running lamp for vehicles

Zhou Long, Li Liqiong, Zhao Zhixing, Huang Lijuan, Ju Yutu
( Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd, Anhui Hefei 230601 )

Fog lamp and Daytime running lamp are two important lamp in front of a car. Fog lamp are mainly in the use of rain and fog and other inclement weather, to increase the vehicle vision. Daytime running lamp are mainly used in the day, So that vehicles in the daytime driving is easy to be identified. The combination design of fog lamp and Daytime running lamp can meet the requirements of fog light, in the same time, we can ensure that the LED light will be working in the normal temperature. The lamp requires only one lamp body, reduce manufacturing costs, and easy to assemble.

fog lamp; Daytime running lamp; combination design

U463.65

A

1671-7988(2017)02-131-03

周龙，现就职于安徽江淮汽车股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.045