LED光源在N2类车型侧转向灯中的应用

邓 瑞

LED光源在N2类车型侧转向灯中的应用

邓 瑞

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章从一款N2类车型侧转向灯设计思路出发，将车用级别LED颗粒作为发光光源，重点介绍和讨论了LED光源应用于侧转向灯中的结构设计思路、配光思路和电路设计思路，用以综合兼顾产品经济性和耐久度，为研究LED在N2类商用车型中的设计应用提供方法和建议。

侧转向灯；LED；结构设计

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-31-03

前言

我国国标《GB4785-汽车及挂车外部照明和光信号装置的安装规定》中对于侧转向信号灯的配光要求随着配用车型的不同而不同。法规规定，N2类车型，采用第6类侧转向信号灯配光要求，其发光强度最小值为50Lx，强度要求较高。

传统的商用车N2类车型侧转向灯，由于成本因素，一般普遍选用卤素灯泡（21W）来实现第6类侧转向信号灯的配光，以满足车侧、车后方的高配光要求。由于光源单一，且为独立的一个灯泡，需要兼顾车侧和车后两个方向的配光，配光难度较大，必须借助较大的反射面进行灯光配光。因灯泡配光、布置空间及散热空间的需求，一般设计的灯具体积较大。

同时，我国N2类车型一般采用24V车用电压，使用较大功率灯泡（21W）时，电路设计中还需要配备独立的闪光控制器、电路保护器，导致系统成本较高。

且传统卤素光源因其为灯丝玻璃灯泡结构和卡座通电特点，在N2类载货车的使用中较易因恶劣工况而损坏。

本文从整体设计角度出发，重点介绍和讨论N2类车型侧转向灯采用LED光源后的设计思路。聚焦解决系统成本较高，灯具结构体积较大，配光实现困难、耐久度差等传统卤素光源存在的问题，为研究LED在N2类车型侧转向中的应用提供方法和建议。

1 设计思路概述

利用LED颗粒体积较小的特点，结构上充分压缩，进行空间上的优化，使整体灯具相对于传统卤素侧转向灯体积减小，重量减轻。

利用LED光源发光具有较强方向性的特点，在结构设计上进行优化设计，由单纯的灯泡式单点光源，更改为多LED颗粒的多点光源；由独立的配光面调整为多方向配光面，更合理的利用光学原理进行结构设计。

利用LED颗粒功耗较低的特点，充分从电路结构优化，进行自身电路的保护设计，系统上取消外部线束及电器件的保护设计，从而降低系统电路的功率消耗，并且优化系统成本。

利用LED自身长寿命的特点，选用车用级别LED，使侧转向灯使用寿命增加，减少后期因光源损耗产生的更换成本及产品质量问题。

2 结构设计

2.1 传统卤素灯泡的侧转向灯结构设计

一般卤素灯泡在点亮时易产生急剧的温度升高，较小的空间易造成灯泡烧蚀、灯体灯罩变形融化、灯具使用寿命缩短等问题，因此需要在设计阶段保证足够的散热空间。而且，为保障内部空气和外界的及时对流，需要设计透气结构6（透气帽或者透气膜）；为保证车侧后方转向信号的配光法规要求，需要专门设计后侧反射镜4。又因灯泡特殊的卡扣结构，需要专门的灯座接插件8。具体如下图1。

图1 卤素灯泡版侧转向灯结构示意

卤素灯泡版的设计结构一般因造型不同,整体尺寸会有变化，但因为散热、配光空间需求的局限性，尺寸一般会保持在150×80×90（长×宽×高）以上，重量一般为0.2kg以上。

2.2 LED光源的侧转向灯结构设计

采用LED光源，可用LED模块化设计取代单一的灯泡，并且在整体结构上可以减少模具的开发。由于LED布置的高自由度，造型可以更大的实现外观优化。而且由于LED的低发热量特点，点亮和熄灭情况下灯室内温差变化不大，因此不需要特别设计透气结构。同时，由于灯具本身为自密封结构，安装在门外钣金上，因此不需要单独增加防水密封结构。降低了相关成本。

本案例LED版的设计尺寸为68×35×50（长×宽×高），体积上比传统卤素光源的侧转向灯缩小了60%。重量为0.035kg,比传统卤素光源的侧转向灯减轻了80%。具体如下图2。

图2 版侧转向灯结构示意

3 配光设计

配光设计主要利用反射面镀铝层的反射和光源的直射。在实际过程中也会因零部件装配精度导致的光源中心不同，而产生产品配光一致性差问题，相对来说灯泡由于生产精度问题，配光合格一致性更差。

3.1 传统卤素灯泡的侧转向灯配光设计

按照实物的灯丝中心作为模拟计算的光源中心进行反射面的设计，虽然可以利用反射面实现侧转向灯后侧方向的配光法规要求，但是会导致灯具前侧被反射面遮挡，灯点亮时，会产生局部的暗斑，外观较差。图3是传统卤素光源侧转向灯的光路示意。

图3 传统卤素光源N2类侧转向灯光路示意

3.2 LED光源的侧转向灯配光设计

本案例利用LED较强的指向性，采用3颗LED进行整体光源的设计。其中，2颗0.1W的LED利用直射光保证车侧方的配光，其中一颗在前侧解决了普通卤素灯局部光路被遮挡的问题，1颗1W的LED利用镀铝装饰框的反射作用进行车后方的配光。再通过灯罩上花纹的漫反射，将光打散，点亮后外观亮度更均匀。具体见图4。

图4 LED光源N2类侧转向灯光路示意

4 电路设计

4.1 传统卤素灯泡的电路设计

传统卤素光源采用直连电路，通过卡扣式接插件结构直接将电路正负极接于灯泡的正负极上。而大功率（21W）的侧转向灯还需要并联一个转向信号闪光器。用以控制点亮信号并对电路进行保护。具体见图5。

图5 传统卤素光源电路图

4.2 LED方案的电路设计

本案例电路控制模块，采用贴片电阻，贴片电容、贴片二极管，TVS管、电感、芯片、排针等元器件，构成电路主要工作单元，进行集成电路设计，整合到1.2mm厚的FR4双面板材一体式PCB板中，形成完整的LED模组电路电控结构。

图6 LED模块电路设计图

光源模块，共采用3颗LED完成造型、配光上的最佳组合，其中，选用1颗LCY-H9PP型号的1W黄光LED作为主发光单元，选用2颗LY-ETSF-BACA-45型号的0.1W黄光LED作为辅助发光单元，最终和电路控制模块一同集成到PCB板上形成独立的发光电控单元。

5 结束语

本文在N2类侧转向灯法规和设计要求前提下，提出一种应用LED模块代替卤素灯泡作为光源的设计思路。通过结构设计、配光设计、电路设计三方面的阐述，对比该设计思路和应用传统卤素灯泡设计的优劣。

针对卤素灯泡自身缺陷产生的体积较大、系统成本高、配光难度高、造型局限性大、耐久度差等问题，进行逐一的应对和解决。

通过采用LED光源替换传统卤素光源而设计的侧转向灯，可以达到降低系统成本和功耗；减轻重量；优化配光；增加产品寿命，提高产品可靠性的目的。为N2类车型的侧转向灯提出了一种切实可行的设计方案，并对灯具的设计和研究有一定帮助。

[1] 邓瑞.汽车灯具灯体结构设计研究.汽车实用技术,2017.

[2] GB17509,汽车及挂车转向信号灯配光性能,2008.

[3] GB4785,汽车及挂车外部照明和光信号装置的安装规定,2007.

Application of LED in side turn signal lamp of N2-class truck

Deng Rui
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

In this paper, from the perspective of the N2-class truck side turn signal lamp design methods. Introduced and discussed the LED light source is applied to the side turn signal lamp structure design ideas, the light distribution design ideas and the circuit design ideas, to comprehensive consideration product economy and durability, for the study of the LED design application in N2-class truck, provide methods and Suggestions.

Side Turn Signal lamp; LED; Structure Design

U462.1

A

1671-7988 (2017)16-31-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.012

邓瑞，内外饰设计主管工程师，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。主要负责车身系统项目管理、整车灯具设计。