淺談電動(dòng)自行車照明設(shè)備設(shè)計(jì)要點(diǎn)

紀(jì)迎平 武 凱 方素香

（天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)研究所 天津 300072）

引言

2018年7月電動(dòng)自行車產(chǎn)品由生產(chǎn)許可證轉(zhuǎn)為實(shí)施強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證管理，《強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證實(shí)施規(guī)則電動(dòng)自行車》（CNCA-C11-16：2018）自2018年8月1日起實(shí)施，型式試驗(yàn)涵蓋GB 17761—2018《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》要求的8類檢驗(yàn)項(xiàng)目，其中包括照明設(shè)備性能要求。照明設(shè)備，即燈具，作為主動(dòng)安全關(guān)鍵部件，需要關(guān)注產(chǎn)品亮度的標(biāo)準(zhǔn)符合情況[1]。

1 標(biāo)準(zhǔn)要求

依據(jù)GB 17761—2018要求，電動(dòng)自行車應(yīng)安裝前燈和后燈，其亮度值應(yīng)符合GB/T 22791—2008《自行車照明設(shè)備》第4.1條和第5.1條要求[2]。即：

前燈應(yīng)滿足（測試點(diǎn)及區(qū)域位置見圖1）：

400cd≤IA≥0.8Imax

IB≥0.5Imax

I區(qū)域C≤120cd

B點(diǎn)所圍區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)亮度≥0.5Imax15°U和15°D以及80°L和80°R所形成區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)亮度≥0.05cd

H平面以上任一點(diǎn)亮度≤120cd

圖1 前燈測試點(diǎn)的位置

后燈應(yīng)滿足（測試點(diǎn)及區(qū)域位置見圖2）：

IHV≥0.75cd

IB≥0.10cd

IC≥0.02cd

從上述標(biāo)準(zhǔn)要求中可以看出，燈具應(yīng)有如圖3所示的光型分布和照射區(qū)域，體現(xiàn)出燈具對(duì)電動(dòng)自

行車騎行者和道路行人的提示和安全保護(hù)功用。

2 燈具常見問題

2.1 前燈

由于GB/T 22791—2008未強(qiáng)制性實(shí)施，在自行車行業(yè)內(nèi)影響范圍有限，使得市場上流通的電動(dòng)自行車燈與標(biāo)準(zhǔn)要求相距甚遠(yuǎn)，表1為典型的前燈光分布不符合標(biāo)準(zhǔn)情況示例。

圖3 自行車燈具光型分布示意圖

表1 前燈光分布示例

燈具光型符合標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)，還要滿足光照范圍要求，如圖4所示。自行車前燈兼顧了照明和位置提示功能，照射寬度需160°，這一要求與摩托車前位燈相同，部分燈具在光路和車型外觀設(shè)計(jì)時(shí)忽略了邊界光照。

2.2 后燈

GB/T 22791-2008中，后燈亮度要求遠(yuǎn)低于機(jī)動(dòng)車燈具，僅作為提示信號(hào)，后燈亮度不應(yīng)低于標(biāo)準(zhǔn)要求，并應(yīng)光照均勻。后燈典型不符合情況是光照范圍過窄，實(shí)際使用中，后燈需要有至少220°的光照范圍（如圖4所示），即讓道路其他車輛或行人更早發(fā)現(xiàn)自行車，進(jìn)而保證雙方的安全。

圖4 電動(dòng)自行車燈具光照范圍示意圖

2.3 光源

GB/T 22791于2008年發(fā)布，等同采用ISO6742-1：1987，標(biāo)準(zhǔn)中推薦的燈絲燈泡已不再使用，體積小、能耗低的LED光源被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)自行車照明設(shè)備上，對(duì)于此類電動(dòng)自行車光源暫無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

光源是燈具的關(guān)鍵器件，工作期間光電參數(shù)變化將影響燈具的整體性能，典型情況示例如圖5所示。示例1模塊點(diǎn)亮后光通量快速衰減，15 min衰減至1 min時(shí)的95%，而后下降趨勢(shì)減緩，騎行者會(huì)清晰感受到燈具照明變暗的過程；示例2模塊點(diǎn)亮后發(fā)光相對(duì)穩(wěn)定，電流變化較大、燈具會(huì)存在發(fā)熱現(xiàn)象。若使用這兩類光源，自行車騎行者的用戶體驗(yàn)差，且存在安全隱患。

圖5 LED模塊光電參數(shù)變化示例

3 電動(dòng)自行車燈具設(shè)計(jì)探討

結(jié)合上述標(biāo)準(zhǔn)要求及常見問題分析，電動(dòng)自行車燈具處在產(chǎn)品升級(jí)的關(guān)鍵期，需要通過改變?cè)O(shè)計(jì)、生產(chǎn)理念，適應(yīng)強(qiáng)制性認(rèn)證模式下的新要求。

目前電動(dòng)自行車前燈以透鏡結(jié)構(gòu)為主，通過光源與透鏡的精確定位，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)要求的光型。這種燈具的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)，但光源定位及透鏡加工要求高，通過設(shè)計(jì)保證批量產(chǎn)品持續(xù)符合標(biāo)準(zhǔn)是此類燈具的難點(diǎn)。

采用反射鏡實(shí)現(xiàn)配光是電動(dòng)自行車前燈未來的發(fā)展趨勢(shì)，目前已在部分高檔電動(dòng)自行車上有所應(yīng)用。此類燈具的配光設(shè)計(jì)和生產(chǎn)加工，均需要專業(yè)工具，可借鑒機(jī)動(dòng)車燈具生產(chǎn)管理模式，應(yīng)關(guān)注ISO6742-1更新情況，為產(chǎn)品進(jìn)一步擴(kuò)大市場做準(zhǔn)備。

相較于前燈，后燈結(jié)構(gòu)簡單，在滿足基本亮度要求的前提下，結(jié)合導(dǎo)光條、LED燈珠放置角度、燈體兩側(cè)透光通道等設(shè)計(jì)，使后燈照射均勻且范圍足夠。值得注意的是，ISO6742-1：2015將后燈中心亮度最小值提高至2.5cd，且增加了區(qū)域最大值要求[3]，將是未來標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展方向。

穩(wěn)定的光源是燈具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。LED光源技術(shù)成熟，選用優(yōu)質(zhì)芯片、合理設(shè)計(jì)電路和散熱模式可以保證光源工作穩(wěn)定且具有良好的一致性[4]。ISO6742-1：2015為了考核燈具的穩(wěn)定性，要求LED燈具在點(diǎn)亮1min和點(diǎn)亮30 min時(shí)發(fā)光強(qiáng)度同時(shí)滿足限值要求，是GB/T 22791修訂的參考依據(jù)。此外，選擇光源時(shí)應(yīng)注意其光譜特性，尤其是UV輻射部分。機(jī)動(dòng)車前照燈標(biāo)準(zhǔn)要求UV輻射應(yīng)小于10-5W/lm[5]，電動(dòng)自行車燈具標(biāo)準(zhǔn)雖尚無此要求，但高UV輻射光源會(huì)縮短燈具使用壽命，并對(duì)照明的受眾者產(chǎn)生影響，需要在設(shè)計(jì)時(shí)給予限制。

4 結(jié)束語

電動(dòng)自行車作為代步工具，是非機(jī)動(dòng)車（自行車）至機(jī)動(dòng)車（如摩托車）的過渡和補(bǔ)充，擁有廣泛的市場需求。在經(jīng)濟(jì)由高速增長轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展的社會(huì)背景下，穩(wěn)步提高產(chǎn)品質(zhì)量是電動(dòng)自行車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)[6]。燈具作為重要的安全部件，符合強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證管理要求是基礎(chǔ)，使產(chǎn)品能夠滿足同類國際標(biāo)準(zhǔn)要求，方能提高核心競爭力。