汽車前照燈和前霧燈的配光鏡或材料試樣和整燈試驗標準法規研究

陳萍 武華堂 譚功偉 孫曉娜

國家汽車質量監督檢驗中心（襄陽）（襄陽441004）

0 引言

老式的汽車前照燈和前霧燈的配光鏡材料通常為光學玻璃材料，它具有：光學特性豐富、透光率高、形狀單一、易碎、成本高等特點。現代的汽車前照燈和前霧燈的配光鏡材料除了可以采用光學玻璃材料以外還可以采用光學塑料，它具有物理機械性能良好、耐熱性和耐低溫性良好、對光穩定、透光率相對于光學玻璃材料稍低、耐磨性欠佳等特點。為提高耐磨性，目前采用表面涂敷耐磨涂料保護膜的方法。

由于光學塑料材料具有很多優點，已逐漸取代光學玻璃材料作為車燈配光鏡在汽車前照燈和前霧燈中廣泛應用，同時氣體放電光源和LED模塊的透光部件很多也應用了光學塑料材料。針對光學塑料材料的特性，汽車前照燈和前霧燈引用的國標GB 4599—2007《汽車用燈絲燈泡前照燈》[1]、GB 21259—2007《汽車用氣體放電光源前照燈》[2]、GB25991—2010《汽車用LED 前照燈》[3]、GB/T 30036—2013《汽車用自適應前照明系統》[4]和 GB 4660—2016《機動車用前霧燈配光性能》[5]中都增加了對前照燈和前霧燈的塑料配光鏡的要求。現對汽車前照燈和前霧燈標準中用來驗證塑料配光鏡的要求——配光鏡或材料試樣和整燈試驗進行研究、比對，并對此試驗展開分析和研究。

1 送樣數量

型式檢驗時，制造商應提供以下材料。

（1）整燈2只。半封閉式前照燈包括燈絲燈泡；如果光源是氣體放電光源，則所用的每一種型式的鎮流器試樣需各送一個，用于塑料配光鏡的整燈試驗。

（2）對于塑料配光鏡的塑料材料試驗，GB 4599—2007[1]中要求送配光鏡13塊，GB21259—2007[2]、GB25991—2010[3]、GB/T30036—2013[4]和 GB4660—2016[5]中要求送配光鏡14塊。5個國標中均要求其中6塊配光鏡可用最小尺寸為60 mm×80 mm 的6塊材料試樣替代，其外表面的曲率半徑不小于300 mm，中間有一個可供測量用的尺寸至少為15mm×15mm的足夠平的區域，每塊配光鏡或材料試樣應利用批量生產方法制造。

（3）GB 4599—2007[1]、GB 21259—2007[2]、GB 25991—2010[3]和GB 4660—2016[5]要求送1個反射鏡，GB/T 30036-2013[4]要求送1個照明單元或光學總成，按制造商的說明書，配光鏡可以裝到該反射鏡上。

（4）GB 4660—2016[5]中提到，對于光源上的塑料部件，如無法提供UV保護玻璃濾光片遮蔽放電光源的 UV輻射并保護 LED模塊及光源發生器的前霧燈，其塑料內部光學零件應做抗UV輻照試驗。GB/T 30036—2013[4]中為試驗塑料透光部件能抵抗系統內部的光源，如氣體放電光源、LED模塊發射的UV輻射，需對系統中含有塑料透光部件的每一相關材料，取1個試樣進行耐光照試驗。每一試樣應與系統中所用的一樣，具有相同的外觀和表面處理。GB21259—2007[2]中要求，對采用抗前照燈內氣體放電光源UV照射的塑料材料制成的每一透光塑料零件，需進行耐光源照射試驗。GB 25991—2010[3]中要求，LED 前照燈的每種相關塑料樣品或含有塑料光學組件的LED前照燈樣品各一件需進行抗UV輻射試驗。前照燈和前霧燈中如使用了低UV輻射型式的LED模塊或低UV型氣體放電光源，或者有關光學組件已使用了抗UV輻射的防護，如使用濾光鏡，則不需進行該項試驗。

2 塑料配光鏡的要求——配光鏡或材料試樣和整燈的試驗

（1）提供的配光鏡13塊試樣應滿足配光鏡或材料試樣和整燈試驗中6.1～6.6規定，配光鏡14塊試樣應滿足配光鏡或材料試樣和整燈試驗中6.1～6.6和6.8的規定。

（2）提供的2個樣燈和塑料配光鏡應滿足配光鏡或材料試樣和整燈試驗中6.7的規定。

（3）塑料配光鏡試樣或材料試樣和與其相配的

反射鏡應按表1中的順序進行試驗。

（4）若燈具制造商可以證明已通過配光鏡或材料試樣和整燈試驗中6.1～6.6或者6.1～6.6和6.8規定的試驗，或者通過了其他標準規定的等同測試，則只需按照表2的規定試驗。

表1 塑料配光鏡或材料試樣試驗

表2 整燈試驗

3 漫射光和透射光的的測量方法

圖1 透射和漫射變化測量用光學裝置

表3 漫射光和透射光測量

4 機械磨損試驗方法

噴槍應裝有直徑為1.3 mm的噴嘴，當工作壓力為0.6+01.05Mpa時，噴射液的流量為0.24 L/min±0.02 L/min。在距離噴嘴380 mm±10 mm處的磨損表面上，扇狀散布的噴射流形成直徑為170mm±50mm的區域。

試驗混合液由莫爾硬度為7，顆粒度介于0～0.2mm，并呈正常分布，角因子為1.8～2的硅砂和硬性不超過205 g/m2的水組成。其配比為每升含硅砂為25 g。

配光鏡外表面應經受1次或多次上述含硅砂噴射流的作用，噴射流應基本垂直于試樣表面。在進行試驗的配光鏡附近，放置1塊或數塊作為基準的玻璃試樣，以此來檢驗磨損情況以及試樣整個表面磨損的均勻性。混合液的噴射試驗，直至按上述漫射光和透射光的測量方法中規定的方法測量，且基準玻璃試樣漫射透過率的變化如下所示時才終止，即：

5 粘膠帶附著力試驗

本試驗的目的是確定在標準條件下，粘膠帶對玻璃板的線性附著力。測量出以90°角從1塊玻璃板上撕去粘膠帶所需要的力。溫度 23℃±5℃，相對濕度65%±15%。試驗前，成卷的粘膠帶應在上述標準條件下放置24 h。每卷粘膠帶的前3圈予應以廢棄，之后裁取長400 mm的5段粘膠帶進行試驗。試驗應在標準條件下進行，以近似300mm/s的速度，將粘膠帶展開，并裁取5段試驗段，然后在15s內按下述方法進行試驗：（1）用手指沿粘膠帶長度方向輕抹，將其逐漸粘在玻璃板上，所施加的力在于排除兩者之間的氣泡；（2）約留出25mm長的粘膠帶不粘貼在玻璃板上，之后，在標準條件下放置 10 min；（3）固定玻璃板，粘膠帶的自由端折成90°，在垂直于玻璃板方向上用力，以300 mm/s±30 mm/s的速度撕去粘膠帶試驗段，記錄所需要的力；（4）將所得到的5個數據按大小順序排列，并取中間值作為測量結果，單位為N/cm(粘膠帶寬度)。

6 塑料配光鏡的要求—配光鏡或材料試樣和整燈試驗

6.1 耐溫試驗

（1）試驗

按下列次序，3件新的配光鏡試樣應進行5個循環的溫度和濕度變化試驗：40℃±2℃，R.H.85%～95%，3h；23℃±5℃，R.H.60%～75%，1h；-30℃±2℃：15 h；23℃±5℃，R.H.60%～75%，1 h；80℃±2℃，3 h；23℃±5℃，R.H.60%～75%，1 h。

在上述試驗循環開始前，試樣應在23℃±5℃，R.H.60%～75%的環境中至少存放4h。上述中23℃±5℃C的1 h包括了為避免從一種溫度轉變到另一種溫度的熱沖擊效應所需要的過渡時間。

（2）結果

6.2 耐光源輻照試驗（耐氣候試驗）

GB 4599—2007、GB 21259—2007、GB 25991—2010、GB/T30036—2013中該項試驗為耐光源輻照試驗，GB 4660—2016中該項試驗為耐氣候試驗。

（1）試驗

3件新的配光鏡或其材料試樣，應進行光源輻照試驗。光源的光譜能量分布相當于5500K～6000K的黑體。為盡可能減少小于295 nm和大于2 500 nm波長的輻射影響，光源與試樣之間應放置相應的濾光片。試樣的輻射照度為1200W/m2±200W/m2,試樣期間接收到的輻射能量為4 500 MJ/m2±200 MJ/m2。在試驗箱內，與試樣處在同一水平位置上的黑色板溫度為50℃±5℃。試樣以1 r/min～5 r/min的速度環繞光源轉動，并以下述循環方式噴灑電導率小于 1 mS/m(23℃±5℃時)的蒸餾水，即5min噴灑，25min干燥，直至試驗結束。

（2）結果

試驗后，試樣外表面應無裂紋、擦傷、屑片和變形，其透過率變化按照漫射光和透射光的測量方法，對3件試樣進行測量時，應不大于0.020（即m≤0.020）。

6.3 耐化學試劑試驗

（1）試驗

在光源輻照試驗后，3件試樣的外表面應使用以下試驗混合液進行試驗。

該試驗混合液的體積百分比組成如下：61.5%n-庚烷，12.5%甲苯，7.5%四氯乙烷，12.5%三氯乙烯和6%二甲苯。

試驗時，將浸透該混合液的棉布，在10s內放在試樣外表面上，并施加50 N/cm2的壓力（相當于在14 mm×14 mm的試驗表面上施加100 N的力）。歷時10 min，試驗期間，棉布應重復浸透混合液，以使試樣表面上的液體成分與試驗混合液一致。為了防止試樣因施加壓力而產生裂紋，允許對施加壓力進行補償。

試驗后，試樣應在戶外空氣中干燥。然后，先后使用溫度為23℃±5℃洗滌劑（6.4中所述）和雜質含量不超過0.2%的蒸餾水清洗，并用軟棉布擦干。

（2）結果

試驗后，試樣應無任何會引起光束漫射變化的污痕，其漫射光透過率變化

6.4 耐洗滌劑和燃油試驗

（1）試驗

(a)耐洗滌劑

3件配光鏡或其材料試樣的外表面應加熱到50℃±5℃，然后，浸入到23℃±5℃的洗滌劑混合液中5 min。

洗滌劑混合液由99份雜質含量不超過0.02%的蒸餾水和1份烷基去垢劑組成。

試驗后，在50℃±5℃下干燥試樣，并用濕棉布擦凈試樣表面。

(b)耐燃油

3件試樣的外表面用浸有體積百分比為70%n-庚烷，30%甲苯的燃油試劑的棉布輕擦1min。之后，應在室外空氣中干燥。

（2）結果

6.5 機械磨損試驗

（1）試驗

3件新的配光鏡試樣，應按機械磨損試驗方法進行機械磨損試驗。

（2）結果

6.6 配光鏡涂層附著力試驗

（1）試驗

在配光鏡涂層20 mm×20 mm表面區域上，用刀片或尖針刻劃成約2 mm×2 mm的格子，其用力應劃透涂層。

使用寬度不小于25mm的粘膠帶，按壓在上述網格區域上至少5min。在按照粘膠帶附著力試驗規定的試驗條件下測量粘膠帶的附著力應為2 N/cm(粘膠帶寬度)±20%。

然后，在粘膠帶一端，垂直于表面方向上施加與附著力平衡的力，以1.5 m/s±0.2 m/s均勻速度撕去粘膠帶。

（2）結果

試驗后，網格區域應無可見的損傷，格子交點和劃痕損傷應不大于網格面積的15%。

6.7 塑料配光鏡的整燈試驗

（1）機械磨損試驗

1號樣燈應按上述機械磨損試驗規定進行配光鏡機械磨損試驗。

試驗后，前照燈B50L和HV點的照度值應不比規定的最大值大30%，75R點的照度值應不比規定的最小值小10%；B級前霧燈的B區的最大照度值，以及 F3級前霧燈的線2和5應不超過規定的最大值的30%。

（2）配光鏡涂層附著力試驗

2號樣燈按上述配光鏡涂層附著力試驗的規定進行試驗。

6.8 抗UV輻照試驗

GB 25991—2010[3]中該項試驗為LED前照燈塑料材料組件抗UV輻射試驗，GB21259—2007[2]中該項試驗為耐光源照射試驗，GB/T30036—2013[4]中該項試驗為耐光照試驗，GB 4660—2016[5]中該項試驗為耐氣體放電光源輻照試驗。

GB 21259—2007[2]和 GB 4660—2016[5]中要求將前照燈或前霧燈每一透光塑料零件的扁平試樣暴露于氣體放電光源的燈光下。GB25991—2010[3]中要求將前照燈的每種相關塑料件樣品或含有塑料光學組件的前照燈樣品各1件用LED模塊發出的光進行連續照射。GB/T30036—2013[4]中要求將扁平的試樣置于光源的照射下。這些試樣的參數，如角度和距離等應與在前照燈或前霧燈上的參數相同。如果有顏色或表面處理的話，這些試樣應與前照燈或前霧燈的零部件具有相同的顏色和表面處理。

在經過1500h的連續暴露試驗后，采用1個新的標準光源或光源模塊，其透射光的色度應符合規定，且樣品的表面應無開裂、裂縫、脫落或變形。

7 結束語

通過對上述5個標準中塑料配光鏡的要求——配光鏡或材料試樣和整燈試驗進行研究和比對，發現：

（1）不同的標準要求送樣的配光鏡的數量不一樣，除了 GB 4599—2007[1]要求送配光鏡13塊，其他四個標準均要求送配光鏡14塊；

（2）不同的標準要求送樣的反射鏡不一樣，GB 4599—2007[1]、GB21259—2007[2]、GB25991-2010[3]和GB4660—2016[5]要求送1只反射鏡，GB/T30036—2013[4]要求送1個照明單元或光學總成；

（3）耐溫試驗后前照燈和前霧燈要求的測試點和區域不一樣；

（4）不同的標準要求做的試驗項目不一樣，除了GB 4599—2007[1]不要求做抗 UV輻照試驗，其他4個標準均要求做抗UV輻照試驗（前照燈和前霧燈中如使用了低UV輻射型式的LED模塊或低UV型氣體放電光源，或者有關光學組件已使用了抗UV輻射的防護，如使用慮光鏡，則不需進行該項試驗）；

（5）抗UV輻照試驗在不同的標準中要求的照射光源不一樣；

（6）抗UV輻照試驗在不同標準中的試驗名稱不一樣，耐光源輻照試驗在不同標準中的試驗名稱也不一樣。

這么多不一樣要求試驗員在試驗中要熟悉各種標準的要求，并熟練掌握它們之間的異同。同時，各類前照燈和前霧燈標準中配光鏡或材料試樣和整燈試驗的異同在國內汽車燈具標準的整合中將趨于協調。