自行车照明和光信号装置标准简析

武 凯 纪迎平 马晓东

（天津大学内燃机研究所 天津 300072）

引言

照明和光信号装置即灯具，通过主动发出光束，用于照明和提醒其他道路使用者驾驶意图，是汽车、摩托车、电动自行车上重要的主动安全部件。电动自行车的照明装置应根据相应的标准进行设计，本文将说明依据的设计标准及其要求。

1 电动自行车照明和光信号装置标准

GB 17761-2018 电动自行车安全技术规范 规定，电动自行车应安装前灯和后灯，其亮度值应符合GB/T 22791-2008 自行车照明设备的要求[1]。

2019 年10 月GB/T 31887.1-2019 自行车 照明和回复反射装置第1 部分：照明和光信号装置发布，其修改采用ISO 国际标准ISO 6742-1：2015，代替GB/T 22791-2008 自行车照明设备，于2020 年5月1 日正式实施。

国家认监委TC12 技术专家组于2020 年4 月修订了GB 17761-2018 电动自行车安全技术规范 的检验规范，明确2020 年5 月1 日以后，新申请认证的电动自行车产品，其照明装置应符合GB/T 31887.1-2019 自行车 照明和回复反射装置 第1 部分：照明和光信号装置的光学要求。

2 GB/T 31887.1-2019 光学要求

GB 17761-2018 电动自行车安全技术规范仅考察前灯、后灯的光学要求。其中后灯需满足GB/T 31887.1-2019 自行车照明和回复反射装置第1 部分：照明和光信号装置第4.3 条要求，与前灯对应的是标准中的近光灯，其光学要求应满足4.5 条要求，如灯具兼具远光功能，其光学要求需符合4.6 条要求。

2.1 后灯光学要求

后灯光学要求见表1。

表1 后灯光分布

通过车辆转动供电的后灯还应有向上发出的红色光，见图1。光在与垂直轴线成半角30°至45°之间的圆锥体表面和2 个与行驶方向成20°角的径向切面相交形成的水平截面A 区域内发出[2]，使用电池/蓄电池的后灯不作要求。

图1 后灯锥形截面光分布

2.2 前灯光学要求

近光光度应满足表2 要求；远光灯（若装有）光度应满足表3 要求。

表2 近光灯光分布要求

表3 远光灯光分布要求

3 GB/T 31887.1-2019（新版标准）与GB/T 22791-2008（旧版标准）差异分析

3.1 新版标准主要技术变化

1）增加了灯具的照明方式；

2）增加了前位置灯、制动灯、转向灯、驻车灯光度要求；

3）修改了后灯的光度要求；

4）修改了前灯（近光灯）的光度要求，增加了远光灯光度要求；

5）修改了色度坐标值；

6）修改了光度测试方法。

3.2 新版标准与旧版标准具体差异分析

1）灯具照明方式要求

新版标准规定后灯可持续发光，也可以采用频率闪光，其闪光频率应在1～4 Hz 范围内，可以只有一种发光模式，也可以在多种发光模式之间切换；而前灯无论近光还是远光均应持续发光。

2）后灯光学要求

旧版标准中后灯光学要求测试范围与新版标准相互对应，不同之处在于新版标准对测试区域进行了更加细致的划分，如图2 所示。与之对应的限制也进行了修改，例如后灯HV 点的亮度不得小于0.75 cd，新标准中这一限值提高到了2.5 cd，光分布最小角限值由0.02 cd 提高到0.033 cd。对于按照新版标准要求设计的后灯，为满足认证要求，其亮度应较旧版标准有一定的提高，但还需要注意，新版标准增加了HH 线以上的区域亮度值不得超过12 cd 的要求。除上述变化外，新标准是对区域的亮度要求，相对于单点测试，区域测试更加合理。在进行灯具设计时在考虑亮度的同时还需要考虑光分布的均匀性；另外新标准取消了后灯锥形光的要求，增加了转动供电后灯向上的发光要求。

图2 后灯光分布

3）前灯光学要求

新版标准较旧版标准前灯的光学要求发生了较大变化，在功能上对前灯增加了近光灯和远光灯之分。其中近光灯代替旧版标准中前灯，远光灯为新版标准新增要求。新版标准中近光灯、远光灯光度要求为灯前10 m 处的lx 值。近光灯配光测试范围较旧版标准有所扩大，如图3 所示，其光学要求也由测试点转变为线和区域。对于A 点照度值≤20 lx 的近光灯，其水平方向测试范围为4°，即4°L 至4°R，与旧版标准3.5°D-4°L 和4°R 相同[3]；对于A 点照度值＞20 lx 的近光灯，其水平测试范围为8°，即8°L 至8°R，与旧版标准相比增加了一倍；新版标准中，近光灯竖直方向测试范围达到了11.5°D，而旧版标准中测试范围仅为4.5°D[3]。仅从上述测试范围即可看出，新版标准对于电动自行车前灯的光学要求比旧版标准要求更高。

图3 近光灯光分布

通过对新版标准中近光灯光学要求的分析我们可以看出，在对电动自行车前灯进行配光设计时需要关注以下几个关键点：

a）4°D 以下照度值不得超过A 点（3.5°D，0）的照度值，灯具的最亮点距明暗截止线（照度为2 lx 的线）应在4°D 以内；

b）11.5°D 处照度值≥1 lx，1 lx 光照度值应覆盖到距灯具最亮点以下至少7.5°处；

c）对于照度值＞20 lx 的近光灯，其水平光照范围应能覆盖到8°L 至8°R；

d）B 点照度值应不小于A 点照度值的1/2。

对于含有远光的前灯，远光灯光分布如图4 所示。除此之外还需要满足附加要求，即需要装有远近光切换的装置。需要注意的是，如灯具远近光光源不同且设计在同一个灯体中时，远近光的HV 点应相同。

图4 远光灯光分布

4）光度测试方法

新版标准中，对于不是装用白炽灯光源的灯具，其1 min 和30 min 后的光强度或光照度和色度都应符合要求。对于照明方式为频率闪烁的电动自行车后灯，其光强值应按照新标准中附录A 的方法进行测量，其测量方法与ISO 标准相同，在进行后灯配光设计时应注意其有效光强与最大光强的区别，闪光灯有效光强是通过式（1）[4]计算得来：

式中[2]：Jmax为最大光强度，单位坎德拉（cd）；C 为时间常数，等于0.2 s；F 为波形系数；T 为闪光持续时间，单位s。

4 结束语

作为非机动车（自行车）至机动车（如摩托车）的过渡和补充[5]，电动自行车拥有广泛的市场需求。灯具作为电动自行车关键零部件之一，对降低事故的发生、保护骑乘人员的安全起到了关键作用。为顺应社会需求和行业发展，新版标准修改采用ISO 标准，已实现与国际标准的接轨。只有提高电动自行车灯具产品适用性，紧跟国家标准乃至国际标准的步伐，才能提高产品在行业的竞争力。