浅谈车灯设计与树脂材料的选择

崔子昂

摘要：我国的汽车工业随着时代的发展和国民经济的增长而呈现出日新月异的变化。汽车的车灯作为兼具美观性和实用性的汽车部件，对整辆汽车的设计有着画龙点睛的作用。汽车车灯原材料的选择通常会使用人工合成的一类高分子聚合物，也就是树脂材料。在下文中，笔者将根据自己的经验对汽车车灯的设计和其各部位所采用树脂材料进行简要的分析和介绍。

关键词：汽车车灯;设计;树脂材料

1 车灯的分类与基本组成

汽车车灯按照功能分类可以分为两大类，用作照明的车灯是照明灯具，主要包括远光与近光前照灯，而另一种就是信号灯具，主要包括转向信号灯，制动信号灯和前后示宽灯。车灯的主要部件有灯罩、灯毂、灯框、反射镜等，这些部件通过不同的连接方式而组成一个完整的车灯。

2 车灯的设计分析

2.1 体现品牌形象并融合整车设计

在大多数人眼中，汽车车灯的作用仅仅是照明，但其实就车灯的整体设计来讲，汽车车灯可以体现整个品牌的形象并能够完美的融入整辆汽车的设计中。对于有着悠久历史的汽车品牌来说，汽车车灯体现着该品牌的形象，同时也是品牌实力的一种象征，是传承品牌历史的一个很好的载体。随着时代的进步和人们审美的逐步进化，汽车车灯也是象征着该时代个性的一个窗口。例如宝马的“天使环”已经成为宝马具有识别性的一种独特的光形设计，它是品牌识别度的一种很好的象征。除了宝马以外，还具有象征性的就是别克和沃尔沃。

随着各种各样新技术的出现，汽车车灯越来越对整车的设计起着画龙点睛的作用。车灯的尺寸、车灯发光单元的形状以及其内部各个零件的组合排列都逐渐越来越打破常规，越来越和整车的设计相融合。很典型的一个例子就是雷克萨斯，RC的头灯设计是一个“L”的形状，这一设计乍一看没有什么特别之处，实际上这个头灯的设计与整车的设计理念“L-finesse”相呼应。随着时代与审美的改变汽车车灯的设计将会越来越打破常规，更多精彩的设计将会出现在大众的视野。现如今市场上的部分车型尝试隔栅与头灯设计的穿插融合并且加载了 OLED 智能尾灯群的技术，车主可以根据个人喜好对车灯的光形进行调整。

2.2 赋予和传递更多情感

在车灯的设计中还可以体现不同车型不同的特征，是设计师情感的一种传递和表达。有的车灯的设计中给人一种优雅的感受，例如奥迪的A4和A5车型的LED日间行车灯。有的则传递给人一种充满力量的感受，如奥迪的Q5和Q7。还有一些车灯的设计则充满灵动和生机，例如奥迪的R8。

对于汽车的车灯来说，其在兼具美观性和实用性的同时，还可以对情感进行升华。

3 车灯各部件功能与树脂材料的选择

3.1 灯罩

灯罩是汽车车灯的一个重要组成其第一个功能是将汽车的车体外形与灯体之间有一个很好的过度，让车灯在汽车的整体外形中不至于显得突兀。其第二个功能是对灯体进行密封。其第三个功能就是利用物理中的反射与折射原理，对从灯体内部射出的广信进行过滤、折射、变色达到一定的光形和照度值。现如今在世界范围内主要采用聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯来作为汽车车灯灯罩的原材料。PC（聚碳酸酯）是一种热塑性工程材料它具有无毒无臭的特点，且其高度透明的特点是它被选作灯罩材料的重要原因。除了它外部特征优良外PC还具有良好的物理机械性能。PC有着很高的压缩强度且耐冲击性优异，除此以外它的耐热性和耐低温性也是相当突出。在实际加工过程中，PC还有着尺寸精度高的特点，并且还有着很高的稳定性。而PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）有着很广泛的应用，尤其是在汽车行业中。PMMA是以丙烯酸及其酯类聚合所得到的树脂，在现如今的合成材料中，整体来看PMMA是合成透明材料中表现相当突出的。这是它高度透明且便于加工的特点所决定的。

聚碳酸酯（PC）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）都是當今市场上车灯灯罩的主要原材料，它们都兼具高度透明和易于加工的特点，但是在实际应用上，两种材料也有着不小的区别。从耐热性能上来看，聚碳酸酯（PC）是优于聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的。通常来讲，聚甲基丙烯酸甲酯的耐热温度一般在100摄氏度左右，而聚碳酸酯的耐热温度则一般可以达到130摄氏度以上。其次，聚碳酸酯的韧性是比聚甲基丙烯酸甲酯好的。相比较而言，聚甲基丙烯酸甲酯更容易被击碎。但是聚碳酸酯的价格比聚甲基丙烯酸甲酯要高，且聚碳酸酯成形时的流动性不如聚甲基丙烯酸甲酯。所以根据这两种材料不同的长处和短板，汽车前大灯的灯罩都是一般会使用聚碳酸酯作为原材料，这是由于汽车前大灯需要同时兼具耐热性好和抗冲击性好的材料。后尾灯的灯罩通常情况下会使用聚甲基丙烯酸甲酯作为材料。除了聚甲基丙烯酸甲酯价格相对较低的特点以外，后尾灯一般是红色和透明双色相间所以需要流动性较好的材料。

车灯除了外灯罩以外还有内灯罩，内灯罩的功能和外灯罩大体相同，有些内灯罩在车灯中有着点缀的作用这是因为内灯罩上通常会装饰上花纹。内灯罩主要也是采用聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯，内灯罩由于里光源近所以需要对耐热性重点考虑。

3.2 灯毂和灯框

灯毂的作用是连接灯罩等其他部件与车体内部，所以其材料的选择至关重要。在世界范围内来看，现如今灯毂的制作材料以ABS树脂和聚丙烯为主。ABS树脂具有优良的力学性能在材料行业应用广泛，它能很好的与其他材料结合用作易于涂层和镀层。聚丙烯是一种高密度高结晶的线性且综合性能突出的聚合物。ABS树脂和聚丙烯的韧性和强度都较高，可以满足灯毂的需求。

灯框起着美化车灯的作用，灯框主要采用改性聚对苯二甲酸乙二醇酯和PC 等材料。PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）是高度结晶的聚合物，其在特定温度范围内物理机械性能优良。

3.3 反射镜

反射镜决定着光形和照度，是车灯的核心部件，所以需要以真空蒸汽镀铝或是银色喷涂的方式来进行表面处理。就目前的汽车行业来看主要以BMC 和PET等材料为主流。BMC具有热固性塑料的特点，且其兼具可以使工程塑料增强的优点，它具有高强度，且它的成型性良好，相较于其他材料来说尺寸精度也稳定。基于其这些特点，汽车前大灯一般会选用BMC作为反射镜材料。

4 结语

综上所述，车灯的设计不仅要考虑其功能性还要考虑其是否美观，是否与整个车型的设计相融合。车灯内部各部件的材料的选择对车灯的品质和性能有着很大的影响，相信以后通过科研人员的不断努力还能有更多的高性能的新型材料被研发出来，希望我的分析能对广大相关从业人员有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]梁柱.漫谈轿车灯光系统[J].科技情报开发与经济，2018（9）：97-99.

[2]黄金陵.汽车车身设计[M].北京：机械工业出版社，2017.（9）36.

[3]桂辞洋.浅谈 LED 技术对汽车灯具造型设计的影响[J].中国水运，2018（5）：86-88

（作者单位：天津斯坦雷电气科技有限公司设计部解析技术科）