前照灯照度分布试验及数据处理方法研究

2018-08-29王博鲍伟东梅晓波杨博

汽车实用技术 2018年15期

王博，鲍伟东，梅晓波，杨博

（陕西重型汽车有限公司，陕西西安 710200）

引言

汽车照明系统是汽车最重要的安全部件之一，它在夜间或在能见度较低的条件下，为驾驶员提供行车道路照明的重要设备，也是驾驶员发出警示、进行联络的灯光信号装置。汽车前照灯主要包括远光灯和近光灯。

汽车前照灯是在夜间行驶的主要照明装置，远近光形的好坏和照射方向对汽车夜间安全行驶起着重要的作用，所以前照灯必须有足够的发光强度和正确的照射方向。本文是通过对不同车型前照灯的照度分布试验及后期数据处理分析，总结出的前照灯照度分布试验方法和数据处理方法。

1 汽车前照灯结构及功能

1.1 前照灯的结构

前照灯主要是由灯泡、反射镜、配光镜组成。灯泡又称为光源，其中灯泡的灯丝由远光灯丝和近光灯丝组成。反射镜又被称为反光镜，其表面为抛物面。配光镜又叫散光玻璃，由透光玻璃压制而成，其几何形状也较为复杂，外形一般为圆形，配光镜的作用是将反射镜反射出的平行光束进行折射，使汽车行驶道路有一个良好且均匀的照明。

1.2 前照灯的功能

前照灯包括近光灯和远光灯，按照国家相关标准要求，汽车在夜间行驶时，远光灯要能照亮前方100m处范围且高度为2m的物体，以此保证行车安全。在使用近光灯时，不仅要保证司机能够看清汽车前方40m处的物体，而且不能让迎面而来的司机或行人产生炫目，以此来保证双向车辆及行人的安全。

2 照度分布试验方法

2.1 术语和定义

光照强度是指单位面积上所接收可见光的光通量，简称照度，单位为勒克斯（lx），用于指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量。

照度分布是指光照强度在同一平面上的分布情况，将照度值相等的分布点用线条连接在一起形成照度分布图。

2.2 试验条件

为确保照度分布的试验数据与实车状态保持一致，该试验一般要求前照灯在整车装配条件下进行。试验前应通过前照灯检测仪对远光灯和近光灯进行调光处理，以满足国家标准中对整车前照灯光强及光束照射位置（即光轴偏移量）的要求。光束照射位置一般通过前照灯上的上下、左右调整机构来调节。试验场地选择夜晚环境照度小于1 lx，试验区域无明显障碍、坑洼的开阔平整路面进行。试验开始前应在试验区域提前对光照强度的测试点进行标记并将车辆停放在规定位置，其中测试点标记位置共360个，车辆纵向中心线与测试区域中心线重合，车辆布置及标记位置可根据试验需求如图1所示。

图1 车辆布置及标记位置图

2.3 试验方法

前照灯照度分布试验在发动机怠速工况下进行，试验时驾驶室内安排1名试验人员，对车辆前照灯的工作状态进行控制与切换，另需2-3人对试验区标记点处的光照强度进行测量和记录。测量时光照计的感光球面应垂直距离地面20cm并面向车辆光照方向。前照灯的工作状态一般包括：近光、远光、远光+近光等，具体根据前照灯类型而定。下文我们会以X车型和Y车型数据处理对比为例，介绍近光灯照度的试验方法及数据处理方法，其他车型在不同状态下的光照强度试验方法均可参照此试验方法进行。根据试验需求，试验后对数据进行处理并绘制照度分布图和照度曲线图。

3 试验数据处理方法及应用

3.1 前照灯落地光形数据处理的目的及方法

数据图形化，落地光形看起来更加直观；

规范数据处理方式和坐标比例，便于不同车型之间落地光形对比。

以下是测试数据在Microsoft Excel 2017中的处理方法

1）根据试验结果选择有效的数据范围。

2）插入→其他图表→曲面图→三维曲面图。

生成数据的三维曲面，如图2所示。

图2 数据生成的三维曲面

3）在图2三维曲面图上单击右键，选择“三维旋转”来设置图表区的旋转方向，其中X向设为0°，Y向设为90°，透视设为0.1°，旋转后的三维曲面图如图3所示。

图3 旋转后的三维曲面

4）分别在图2的横纵坐标上单击右键，选择“设置坐标轴格式”，标签间隔由“自动”修改为“指定间隔单位”。修改图形结果如图4所示。

图4 修改坐标轴格式

5）为确保前照灯照度分布图的层次感并加强不同车型间的可对比性，还需对图例格式加以规定。选择布局→坐标轴→主要纵坐标轴→其他主要纵坐标轴选项，将“最小值”设为固定值=0，“主要刻度单位”设为固定值=10，“最大值”设为固定值，一般可设为200、300或400，具体应以如何表现更加清晰的照度分布图为依据，如图5所示。