某车型前照灯远光照度偏低问题的整改方法
2021-08-24李志刚马文峰王子军滕云鹏
孙 睿，李志刚，马文峰，王子军，滕云鹏，金 平
（一汽奔腾轿车有限公司奔腾开发院，吉林 长春130012）
车灯作为汽车的眼睛，是整车外观造型的重要组成部分，它不仅为用户提供道路照明，同时还向来车驾驶员及其他道路使用者提供光信号装置［1］。照明效果良好的前照灯可以提高夜间行车安全性，让驾驶者夜间行车更为轻松舒适，减少盲区带来的交通意外事故。
1 问题描述
在试生产阶段，对供应商提供的前照灯产品进行实车路面评价，发现存在远光照度偏低的问题，影响夜间行车。本文通过光学测试提出一种提升LED前照灯远光照度的改进方法，其目的是使驾驶员视野更清晰，提升夜间行车安全性。
2 原因分析
2.1 实件测试
首先，按照企业标准要求，利用配光屏、照度仪等工具，针对此问题进行相关技术分析工作。经过测量发现，中心点的远光照度偏弱，数值仅为215.7lx，低于企业标准400lx。如图1所示。
其次，利用鱼骨图（图2），从人机料法环测6个维度，对零件制作到整车装车的过程中影响远光照度的原因进行了全面分析和排查。
通过分析和排查，初步判断问题原因在前照灯透镜组内部，即光学模组结构问题。图3为前照灯外观及零件拆解图。
2.2 真因分析
该车型前照灯透镜组结构如图4所示。透镜组内部零件主要有透镜、光学挡板聚光器、光源及线路板、散热器等。透镜起到二次聚拢光线的作用，使四散的光线聚集成光束；光学挡板聚光器在近光开启时起到遮挡部分光型的作用，防止Ⅲ区超亮。远光开启时起到聚光器的作用，对远光光源产生的光线进行第一次聚集，保证全部光线射出；光源为LED，通过线路板固定在散热器上；散热器为铝制，将LED点亮产生的热量散到周围空气中，降低LED工作时的温度，保证LED的发光效率。
进一步拆解透镜组，将所有内部零件与数据及图纸进行对比，验证一致性，发现存在3个问题。
图1 远光照度（10m配光屏）
图2 鱼骨图原因分析
1）透镜上的花纹比较小，由于透镜面积一定，各个花纹之间连接处所占比例增加，真正起到配光作用的区域变小，光效下降约5%。如图5所示。
2）光学挡板聚光器面差设计公差为±0.08mm，实际测量零件尺寸公差为±（0.11~0.19）mm，实际偏差超过设计公差，造成LED光线偏离，杂散光比例增加，光效下降约31%。如图6所示。
3）散热器的实际尺寸偏差超出了设计公差。散热器为冲压成型件，成本较低，产量大，模具加工精度较差，出件合格率较低，易出现折弯变形，实际尺寸偏差超出设计公差0.4~0.8mm。由于LED及线路板固定在散热器上，散热器的位置偏差会导致LED位置相对聚光器产生偏离，光效降低约55%。如图7所示。
图3 前照灯外观及零件拆解图
图4 透镜组外观及内部零件示意图
图5 透镜花纹示意图
图6 光学挡板聚光器超差尺寸示意
图7 散热器超差尺寸示意
4）光源亮度BIN选择不合理。目前使用的光通量为929lm，属于普通亮度BIN，光通量偏低，相比LED高亮BIN，光强偏低约7%。
3 制定措施
针对上述分析的影响前照灯照度的原因，制定对策。一方面为迅速解决客户反馈的问题，另一方面也从根本上杜绝此类问题的复发，整改措施如下。
1）更改透镜花纹数据，使单位面积内配光的有效面积比例增加约5%。
2）调整光学挡板聚光器注塑工艺，控制产品尺寸在公差范围内，同时优化出光口花纹，提高配光余量，使杂散光比例降低，光效提高约45%。
3）重新评估散热器成型方式，将冲压成型改为压铸成型，提高加工精度，不易出现弯折变形，LED位置准确，出光率提高约81%。
4）改用高亮BIN LED光源，光通量为1000lm，光强提高约7%。
4 方案验证
4.1 台架验证
将改进后的前照灯进行配光试验，25m配光屏的远光光型如图8所示。
图8 4种整改措施下25m配光屏的远光光型对比
从图8中可以看出，4种整改措施均有效，散热器和聚光器整改后优化效果比较明显。
测试4种整改措施实施后的远光照度，结果汇总如表1。
从表1可以看出，散热器和聚光器整改后，远光照度提升效果明显，与光型验证结果一致。
4.2 灯光夜间评价
将整改后的前照灯装车，进行灯光夜间评价，通过10m配光屏检测后发现，远光照度有明显提升，中心点数值达到513.2lx，符合企业要求，整改有效。
4.3 路试验证
整改后的前照灯进行实车路试验证，前照灯路面照明效果良好，驾驶员夜间视野清晰，行车安全性显著提升。如图9所示。
图9 整改优化后路面照明效果
表1 4种整改措施下远光照度对比
5 结语
本文从夜间评价发现远光照度偏低的问题入手，分析、拆解、测量，找到问题真因，提出整改措施，结合台架试验、夜间评价和道路试验，验证措施有效，解决了远光照度偏低的问题，提前降低售后抱怨发生的概率，增强夜间行车安全性，提升用户体验。
