汽車牌照燈產(chǎn)品配光設(shè)計與測量探析

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摘要:針對客貨車廠家對于汽車牌照燈的選用、安裝方面存在的一些常見問題，結(jié)合牌照燈設(shè)計評估、模擬分析、測試驗證、認證資料提供等工作流程，闡述了牌照燈在選用、安裝、設(shè)計及測量等方面的一些基礎(chǔ)知識，并提出了一些注意事項，為行業(yè)設(shè)計者及相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞:牌照板;牌照燈;配光設(shè)計

0引言

隨著國內(nèi)各主機廠家，特別是客車等商用車廠家對產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)符合性的把控越來越嚴，其生產(chǎn)車型所使用的牌照燈［1－3］是否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，是一個咨詢較為頻繁的問題。目前，牌照燈所對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)GB18408—2015《汽車及掛車后牌照板照明裝置配光性能》是對“后牌照板”及其“照明裝置”整個系統(tǒng)的要求，而不是對單獨的某個牌照燈的要求，而我國許多的商用車企業(yè)，往往會隨便借用一款已經(jīng)認證、具有認證標(biāo)志的牌照燈產(chǎn)品，按自己的需求裝配到車輛上，就認為其符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，是為合格的后牌照板照明裝置。本文作者將簡單介紹一些安裝、配光方面的標(biāo)準(zhǔn)要求，以及牌照燈產(chǎn)品設(shè)計重點、測試和判定方面的知識。

1牌照板及牌照燈安裝方面的要求

因為每個國家和地區(qū)的要求不同，以及牌照板運用需求的不同，接觸的牌照板，會體現(xiàn)出不同的空間尺寸和形式狀態(tài);同時，因為各廠家的后牌照板區(qū)域造型和定義不同，牌照燈的安裝位置和格式也有所不同，在牌照燈的選用和設(shè)計方面，應(yīng)作為一個整體進行考慮。

1.1不同的后牌照板空間

根據(jù)不同車輛需求，GB18048—2015［1］里提到了3種不同規(guī)格牌照板:A、440mm×140mm(1類)B、440mm×220mm(2類)C、300mm×165mm(3類)然而，不同的國家和地區(qū)，其使用的牌照板規(guī)格也不盡相同，例如，ECER4［4］標(biāo)準(zhǔn)里規(guī)定的3種不同規(guī)格牌照板，其尺寸就與GB18048—2015不同:A、340mm×240mm(1a類，tall)B、520mm×120mm(1b類，wide)C、240mm×165mm同樣，在印度標(biāo)準(zhǔn)AIS012［5］里，規(guī)定了兩種不同規(guī)格的牌照板:A、340mm×200mmB、500mm×120mm在美國標(biāo)準(zhǔn)SAEJ587RevisedARP97［6］，又規(guī)定了兩種不同規(guī)格的牌照板:A、300mm×150mmB、175mm×100mm

1.2牌照燈安裝位置及照明要求

在牌照燈安裝方面，一般有兩種形式:(1)在牌照板的上方裝配，燈具向下照射;(2)牌照板的兩端裝配，燈具向內(nèi)照射，如圖1所示。然而對于以上所涉及的標(biāo)準(zhǔn)中，都規(guī)定了如下相同的要求:(1)裝置的安裝應(yīng)使照明區(qū)域任意位置上的光入射角［7］不大于82°，入射角從照明裝置至距離牌照板最遠的極端位置進行測量。若照明裝置多于一個，則該條僅適用于由相關(guān)裝置照明的那一部分。(2)任一測量點的光亮度B應(yīng)不小于2.5cd/m2。(3)照明區(qū)域的光亮度應(yīng)均勻，任意兩個測量點的光亮度還需滿足下述要求:|(B1－B2)|/(L1－2)≤2B0式中:B1、B2分別為任意兩個測量點的光亮度，cd/m2;L1－2為B1與B2之間的距離，cm;B0為諸測量點中的最小光亮度，cd/m2。對于牌照板照明亮度及均勻性的檢測，各測試標(biāo)準(zhǔn)，一般以一定的分布間距，選取了部分測點用于判斷和計算，以GB18048—2015中1類牌照板為例，則規(guī)定了P1—P12共12個測試點，其1類牌照板及測試點分布如圖2所示。

2牌照燈配光設(shè)計及校核

牌照燈的配光設(shè)計一般包括兩個部分，一個是按照標(biāo)準(zhǔn)要求，校核牌照板的最大入射角，檢驗其是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求(不大于82°)，一個是配光設(shè)計，使牌照板接收的光纜亮度足夠，并滿足均勻性要求(梯度不大于2B0)。

2.1空間位置要求模擬分析

后牌照板照明空間與使用的牌照燈，是一個整體的照明系統(tǒng)，需要統(tǒng)一起來進行分析，來確認牌照燈選用和安裝的正確性，而不能單獨地對牌照燈進行判定，直接判定其是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。首先，必須驗證一下牌照燈裝配位置與后牌照板照明空間的關(guān)系，是否滿足最大光入射角不大于82°的要求，如圖3所示，牌照板為國標(biāo)1類牌照板，空間大小為440mm×140mm，使用W5W燈泡［8］，燈罩材料透明PMMA，燈殼材料不反射，兩只牌照燈同向安裝在牌照板空間的前上方，因考慮與ECE標(biāo)準(zhǔn)1b類牌照板通用的需求，安裝中心矩定義為260mm。經(jīng)測量，牌照燈安裝位置的最大光入射角為80.65°(空間判定，牌照板下邊緣中心點相對于單側(cè)燈具的入射角最大)，滿足標(biāo)準(zhǔn)不大于82°的要求。

2.2牌照燈的配光設(shè)計

牌照板照明所需要的光通量并不是太高，如果為燈泡，一般使用R5W、T4W、W5W、W3W、C5W等小功率光源;如果為LED，其總光通量為30lm以上即可。在設(shè)計舉例中，每只牌照燈使用一只W5W燈泡光源。設(shè)計舉例中，牌照燈后殼為黑色，不起反射作用;燈罩為無色透明的PMMA，設(shè)計有散射花紋，使燈泡發(fā)出的光，盡量集中并均勻地照射在參考的牌照板相應(yīng)位置上。在配光設(shè)計時，一般需考慮兩個問題:(1)燈具周邊吸收光的區(qū)域，不要遮擋燈光對牌照板上方左右角的照射;(2)使燈光盡量均勻，避免燈具附近很亮，而偏遠區(qū)域很暗的現(xiàn)象。如果因為車輛造型要求，車輛只用一只較短的牌照燈，或者兩只牌照燈安裝位置(中心距)較近時，需要設(shè)計特殊的配光結(jié)構(gòu)，將牌照板上方左右角照亮，如圖4所示［9］。

2.3牌照燈配光模擬分析

在配光設(shè)計數(shù)據(jù)完成后，需要進行配光模擬分析。在配光分析軟件LUCIDSHAPE里，具有專門為牌照板配光分析設(shè)置的屏幕設(shè)定，將數(shù)據(jù)按照與牌照板中心相對位置調(diào)入后，分別設(shè)定其反射率、折射率和透過率等參數(shù)，并調(diào)取分析用的牌照板進行分析，其模擬結(jié)果如圖5所示。從以上模擬結(jié)果可見，牌照板在光源附近的上邊緣區(qū)域亮度較高，在其下邊緣區(qū)域亮度較低，成梯度性下降;牌照板上邊緣兩牌照燈交界處，因牌照燈黑色殼體的遮擋，亮度相對最低。以上圖片表現(xiàn)，與實際裝車狀況照片較為吻合。調(diào)用軟件內(nèi)置的模擬測點報告程序，生成模擬報告如圖6所示。圖6中顯示，所有測點亮度都大于2.5cd/m2，點P10亮度最低，為B0值;各測試點進行梯度比照，P2和P3之間為最大梯度，不大于B0值的2倍，判定合格.

3牌照燈認證資料的提供

牌照燈及后牌照板照明裝置需要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行認證，一般在牌照燈上獨立進行。在產(chǎn)品認證之前，除了須提供足夠的樣品之外，還需準(zhǔn)備相關(guān)的文件資料，一般包括產(chǎn)品相關(guān)信息表、產(chǎn)品簡易裝車示意圖等，如果有可能，應(yīng)盡量提供裝燈的工裝，以便模擬產(chǎn)品實際的裝車狀態(tài)。如圖7所示，尺寸E和F表明了所對應(yīng)牌照板的尺寸;尺寸A是燈具對稱于牌照板中心的安裝中心距;尺寸B和尺寸C，是燈具相對于牌照板的相對安裝位置，角度D，是燈罩表面相對于牌照板的安裝角度。以上尺寸缺一不可，否則無法明確定義牌照燈與牌照板的相對位置，難以判斷該后牌照板照明裝置合格與否。

4牌照燈測試及判斷

牌照燈在認證之前，企業(yè)也應(yīng)該做自我測試，其測試及判斷方式一般如圖8和圖9所示。如圖8所示，測試設(shè)備包括穩(wěn)壓電源、亮度探頭及讀數(shù)設(shè)備、具有標(biāo)準(zhǔn)測試孔位的支架及漫反射牌照板、模擬裝車位置的燈具測試工裝等。在暗室里測試，記錄點P1—P12的讀數(shù)，填入預(yù)先編制好的表格中，如圖9所示。從圖9可以看出，所有測點值都大于2.5cd/m2，點P9亮度最低，為測試的B0值;在表格中相鄰測點進行比照，P5和P10之間為最大梯度，不大于B0值的2倍，判定合格。

5結(jié)束語

根據(jù)牌照板照明裝置的配光是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，與兩個方面有關(guān):(1)燈具的裝配位置是否考慮了標(biāo)準(zhǔn)的要求，其安裝位置、裝配角度定義是否合理，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，并進行了數(shù)據(jù)校核;(2)牌照燈設(shè)計是否考慮了對應(yīng)牌照板的要求，將光線作了合理的配光設(shè)計處理，使牌照板接收光線亮度足夠，并且分布較為均勻。牌照燈的認證和檢驗，也需要對以上兩方面進行檢查和試驗，需要提供明確的裝配位置示意圖紙，最好能夠制作實際的試驗檢測工裝，通過試驗測定和數(shù)據(jù)計算，判斷產(chǎn)品是否合格，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

作者:徐興榮 邢志剛 單位:江蘇文光車輛附件有限公司