浅谈汽车灯具设计

许志扬　李念

摘 要：随着现代灯光技术的不断提高，人们对汽车灯具的设计要求越来越高，设计要完美呈现功能和美学结合，这样才能在行业中保持竞争力，现代的汽车灯具因为汽车设计不仅减少了生产周期，同时也提高了汽车灯具生产技术水平和质量;本文从汽车灯具的前期设计到后期的工程制造，对现代灯具设计进行了分析和阐述，探讨了现代汽车灯具设计新技术，新工艺，新设计方法，设计检验要求标准。

关键词：灯具;设计;光源;新技术;工艺

1 汽车灯具概述

1885年，德国卡尔.本茨最早运用煤油灯在早期汽车上，开启了汽车灯具的照明篇章，灯具不断朝着更亮更节能的方向发展，早期的乙炔气灯，白炽灯（灯泡）相继发明，灯具在不断地刷新时代要求，灯具的更新换代随着汽车设计的不断发展，突破各种技术瓶颈，灯具的造型和功能也更加多样化和高科技化。

2 汽车灯具光源的发展

现代的汽车大灯主要有卤素大灯、氙气大灯（HID光源）、LED大灯（LED光源）、激光大灯（laser light光源）。

2.1 卤素大灯

目前应用最广的、技术成熟、成本最低、结构简单的灯具种类，是入门车型或者低配车型的标准配置，发明于20世纪60年代，在灯泡内灌注卤素气体而成，卤素灯色温较低，偏黄色，在冰雪天气具有更强的穿透性，一般越野车会采用卤素灯作为标配，卤素灯的缺点就是亮度和照明远度不够，需要较大的灯光反射面，所以灯具造型比较固定单一，面积比较大，同时卤素灯寿命较短。

2.2 氙气大灯

目前大多用于汽车远近光灯，比较显档次，传统卤素大灯是钨丝经加热后发热灯，色温值3200K偏红，而氙气大灯是通过电压激活气体发光，发光色温超过4100K接近太阳光，给人带来更加舒适的视觉感觉，同时氙气大灯功率更高，更亮更广更远的照明范围，夜间行车视野更清晰，降低事故发生率，氙气大灯是电子激活气体发光，没有钨丝，寿命相比卤素灯更长久，但氙气大灯成本比较高，启动速度较慢。

2.3 LED大灯

常用于较高端的车型，LED灯属于新兴光源，还在不断发展中，LED效率高，发热小，寿命更长，亮度调节更方便，可塑性更强，满足更多的造型设计，当下LED大灯并未普级，成本较高。

2.4 激光大灯

激光大灯被称为合理的下一步，激光大灯是激光发光二极管的蓝光灯贯穿前大灯，单元内有荧光的荧光粉，将其转成一个扩散的白光，节能和环保。目前只有宝马开发了这个技术。激光大灯照明距离比氙气大灯和LED大灯更远亮，耗电更低，稳定性高，寿命更长同，发热量更小，同样的照明强度只需要更小的体积，减少发动舱占用空间，给设计师更多的设计空间和造型。汽车的大灯技术在不断地更新，带来大量的新颖造型奇特的大灯设计。

3 汽车灯具设计工程及法规要求

汽车灯分为照明灯与信号灯，照明灯有外部照明灯（前照灯远光灯、近光灯、前雾灯、倒车灯、牌照灯）与内部照明灯（阅读灯、顶灯、行李箱灯、门灯、仪表灯）。信号灯有外部信号灯（转向灯、位置灯、示宽灯、日间行车灯、制动灯、后雾灯、位置灯、回复反射器、高位置动灯）与内部氛围灯。

不同的车型需要设计不同的照明方式，低配车型多采用卤素灯泡+反射碗式中配车型多采用卤素灯泡+透镜的方式;高配车型高配多采用LED的前灯。

3.1 前照灯：远光灯、近光灯

汽车灯具包含灯体（灯壳），灯泡，反射镜，调光支架，内配光镜，中板饰件，外配光镜（灯罩），不同的照明方式有相应不同的设计要求：

3.1.1 灯泡反射式，远光灯出光口直径>φ85mm，远光亮度达到50000cd。灯泡到灯玻距离>100mm，纵深要>180mm。近光灯（反射式）出光口> φ100mm，或宽度方向>130mm。灯泡到灯玻距离>100mm，纵深要>200mm。如果远近光一体灯出光口直径>φ110mm，如为异形出光口，则须左右尺寸略大于上下尺寸。前转向灯与近光灯距离<20mm的，出光口直径>80mm;距离>20mm的，出光口直径>60mm。以上为灯腔体较大时的情况。（A面高度Z方向上>160）。

3.1.2 鹵素透镜形式，卤素近光透镜：透镜口大小为标准件，一般φ65左右（LED前照灯透镜最小40*60），透镜需要预留φ120的空间装透镜灯组件。灯泡到灯玻距离>60，纵深要>240，远近光透镜：远近光透镜尺寸一般为φ75，其余参照近光透镜。

3.1.3 LED透镜形式，LED单功能透镜：常见尺寸为40*60，或者25*110等，LED双功能透镜：常见尺寸为55*60。

3.1.4 前灯涉及到调光的为：远光、近光、雾灯。远光调光角度：要求左右±2.5°，上下2.5远光反射镜距离饰圈距离：X向8mm以上，Y/Z向10mm以上近光调光角度：要求左右±2.5°，上3°，下5°。

3.2 转向灯、位置灯、日间行车灯

光导（圆管、厚壁）形式：光导结构在前大灯上主普遍应用于转向灯，位置灯，日间行车灯等功能，要求LED反射式结构Z方向要求大于20mm，光导结构至少为15mm（光导厚度6mm）。

3.3 后尾灯：雾灯、倒车灯、位置灯、置动灯

面积：后灯中以要求最高的后雾灯为例：最小60*70的尺寸（或相同面积）;如果是扁长形则要求50*80;（灯泡P21W+红色灯玻，灯体材料ABS+PC），考虑到耐热，其他灯若使用P21W/PY21W灯泡的尺寸也是相同的，后位置灯配光要求低，一般不限尺寸，回复反射器有效面积： 大于2500mm^2;深度：倒车灯，灯玻是光面时（反射镜配光光），灯体侧壁深度<90;其他灯：灯玻是光面时（反射镜配光），灯体侧壁深度<120。

3.4 法规查询

GB4599-2007《汽车用灯丝灯泡前照灯》 GB5920-2008《汽车及挂车前位灯、后位灯、示廓灯和制动灯配光性能》GB23255-2009 《汽车昼间行驶灯配光性能》GB4758《汽车及挂车外部照明和信号装置的安装规定》等。

4 汽车灯具材质、颜色、表面纹理花纹

4.1 汽车灯具材质

灯具用塑料有热塑性塑料（ABS、PMMA、PP、PC）热固性塑料（BMC）

ABS一般用于灯壳的注塑，ABS塑料具有抗张力，冲击强度，成型过程中热稳定性好。PMMA有机玻璃，透光性好，具有一定的吸水性，一般用于信号灯配光镜的注塑。PP通常用于灯壳注塑，质轻价廉，耐高温，机械强度高，PC一般用于前灯灯罩注塑，透光度高，冲击韧性好，耐热性高，尺寸稳定性好，成型收缩率小。BMC用于制作前灯反射镜，价格低廉，耐高温，阻燃性好，抗老化，表面光泽好。

4.2 颜色

灯腔内材质主要分为：高亮镀铝、皮纹镀铝、高亮黑、皮纹黑，无皮纹件拔模要求3°，皮纹件根据皮纹的不同一般为5°-7°。

配光镜（灯罩lens）有黑色，白色，红色，无色，配光镜外表面上使用的一层或多层涂料产品，颜色根具设计的定义有深浅不同。

4.3 花纹

灯腔材质表花纹处理，配光镜（灯罩）表面花纹设计

5 汽车灯具模型制造工艺

5.1 灯玻焊接工艺

热板焊接：由温度控制的加热板使用焊接面熔化、结合的焊接方法，工艺简单，价格较低，但焊接位置产生不规则的溢料，影响美观。

摩擦焊接：焊接接触面之间的相对无能无力摩擦，产生摩擦热，使分子扩散和再结晶而实现焊接方法，质量稳定，产品一致性好，焊接结合面平整美观，工艺要求高，价格较高。

超音波焊接：利用高频振动波传递到焊接的物体表面，在加压下，表面相互摩擦熔合。

5.2 注塑工艺

双色注塑：两种不同材料双射注塑两次成型的双色产品，较传统单色注塑工艺，可消除表面存在分模线的问题，模具成本适中，但灯玻无法一体注塑做到熏黑效果。

三色注塑：三射交工位立式注塑机，一次性可以生产3种颜色成型的产品，三套模同时注塑，三种不同材料三射注塑成型三色产品，模具成本较高，但成色效果最好，灯玻表面黑色与红色过度自然渐变，档次高。

6 设计方活

6.1 灯具设计效果图

根据整车的设计风格和设计要求来构思部件的设计，使灯具的设计与整车是相合符合的，起到画龙点睛的作用，灯具效果图展现各个功能灯的清晰结构，位置，大小，同时要表现出各个灯发光的效果。

6.2 灯具设计爆炸图

灯具爆炸图的作用是图解说明各个构件，装配示意图，非常明确地传达出灯具各个细节之间的关系，细节的形态，细节的大小，材質，用于指导数据师构建三维数据，同时用于指导后期模型难制作。

6.3 灯具设计效果图评审

设计师根据整车造型，设计绘制灯具效果，整理成报告，组织设计评审，确定最终适合整车设计的灯具设计，确定好的效果图，根据1：1大小，打印帖在整车上，同整车一起评审。

7 三维数据把控

7.1 CAS、A面把控

设计图纸转为3D数据，CAS数据搭出各个功能灯的位置大小面积，在A面数据检验型面，线性，工程根据造型数据转换成可制造的数据，光学验证，法规校核，制造验证。

7.2 零件点亮状态把控

观察明暗截止线 cut-off line，光束投射到配光屏幕上，目视感觉到明暗显著变化的分界线。确认各个灯光的投射干净不露光。

7.3 设计质量把控

镀铝层的磨砂工艺品质精致，镀铝无流挂，无颗粒状瑕疵，磨砂不粗糙，灯玻的浇口数量无过多，周圈黑边宽度均匀一致，镀铝边框精致不粗糙宽大，精致LOGO点缀，镀铝表层磨砂与亮边界线清晰精致。