淺談汽車燈具設計

許志揚　李念

摘 要：隨著現代燈光技術的不斷提高，人們對汽車燈具的設計要求越來越高，設計要完美呈現功能和美學結合，這樣才能在行業中保持競爭力，現代的汽車燈具因為汽車設計不僅減少了生產周期，同時也提高了汽車燈具生產技術水平和質量;本文從汽車燈具的前期設計到后期的工程制造，對現代燈具設計進行了分析和闡述，探討了現代汽車燈具設計新技術，新工藝，新設計方法，設計檢驗要求標準。

關鍵詞：燈具;設計;光源;新技術;工藝

1 汽車燈具概述

1885年，德國卡爾.本茨最早運用煤油燈在早期汽車上，開啟了汽車燈具的照明篇章，燈具不斷朝著更亮更節能的方向發展，早期的乙炔氣燈，白熾燈（燈泡）相繼發明，燈具在不斷地刷新時代要求，燈具的更新換代隨著汽車設計的不斷發展，突破各種技術瓶頸，燈具的造型和功能也更加多樣化和高科技化。

2 汽車燈具光源的發展

現代的汽車大燈主要有鹵素大燈、氙氣大燈（HID光源）、LED大燈（LED光源）、激光大燈（laser light光源）。

2.1 鹵素大燈

目前應用最廣的、技術成熟、成本最低、結構簡單的燈具種類，是入門車型或者低配車型的標準配置，發明于20世紀60年代，在燈泡內灌注鹵素氣體而成，鹵素燈色溫較低，偏黃色，在冰雪天氣具有更強的穿透性，一般越野車會采用鹵素燈作為標配，鹵素燈的缺點就是亮度和照明遠度不夠，需要較大的燈光反射面，所以燈具造型比較固定單一，面積比較大，同時鹵素燈壽命較短。

2.2 氙氣大燈

目前大多用于汽車遠近光燈，比較顯檔次，傳統鹵素大燈是鎢絲經加熱后發熱燈，色溫值3200K偏紅，而氙氣大燈是通過電壓激活氣體發光，發光色溫超過4100K接近太陽光，給人帶來更加舒適的視覺感覺，同時氙氣大燈功率更高，更亮更廣更遠的照明范圍，夜間行車視野更清晰，降低事故發生率，氙氣大燈是電子激活氣體發光，沒有鎢絲，壽命相比鹵素燈更長久，但氙氣大燈成本比較高，啟動速度較慢。

2.3 LED大燈

常用于較高端的車型，LED燈屬于新興光源，還在不斷發展中，LED效率高，發熱小，壽命更長，亮度調節更方便，可塑性更強，滿足更多的造型設計，當下LED大燈并未普級，成本較高。

2.4 激光大燈

激光大燈被稱為合理的下一步，激光大燈是激光發光二極管的藍光燈貫穿前大燈，單元內有熒光的熒光粉，將其轉成一個擴散的白光，節能和環保。目前只有寶馬開發了這個技術。激光大燈照明距離比氙氣大燈和LED大燈更遠亮，耗電更低，穩定性高，壽命更長同，發熱量更小，同樣的照明強度只需要更小的體積，減少發動艙占用空間，給設計師更多的設計空間和造型。汽車的大燈技術在不斷地更新，帶來大量的新穎造型奇特的大燈設計。

3 汽車燈具設計工程及法規要求

汽車燈分為照明燈與信號燈，照明燈有外部照明燈（前照燈遠光燈、近光燈、前霧燈、倒車燈、牌照燈）與內部照明燈（閱讀燈、頂燈、行李箱燈、門燈、儀表燈）。信號燈有外部信號燈（轉向燈、位置燈、示寬燈、日間行車燈、制動燈、后霧燈、位置燈、回復反射器、高位置動燈）與內部氛圍燈。

不同的車型需要設計不同的照明方式，低配車型多采用鹵素燈泡+反射碗式中配車型多采用鹵素燈泡+透鏡的方式;高配車型高配多采用LED的前燈。

3.1 前照燈：遠光燈、近光燈

汽車燈具包含燈體（燈殼），燈泡，反射鏡，調光支架，內配光鏡，中板飾件，外配光鏡（燈罩），不同的照明方式有相應不同的設計要求：

3.1.1 燈泡反射式，遠光燈出光口直徑>φ85mm，遠光亮度達到50000cd。燈泡到燈玻距離>100mm，縱深要>180mm。近光燈（反射式）出光口> φ100mm，或寬度方向>130mm。燈泡到燈玻距離>100mm，縱深要>200mm。如果遠近光一體燈出光口直徑>φ110mm，如為異形出光口，則須左右尺寸略大于上下尺寸。前轉向燈與近光燈距離<20mm的，出光口直徑>80mm;距離>20mm的，出光口直徑>60mm。以上為燈腔體較大時的情況。（A面高度Z方向上>160）。

3.1.2 鹵素透鏡形式，鹵素近光透鏡：透鏡口大小為標準件，一般φ65左右（LED前照燈透鏡最小40*60），透鏡需要預留φ120的空間裝透鏡燈組件。燈泡到燈玻距離>60，縱深要>240，遠近光透鏡：遠近光透鏡尺寸一般為φ75，其余參照近光透鏡。

3.1.3 LED透鏡形式，LED單功能透鏡：常見尺寸為40*60，或者25*110等，LED雙功能透鏡：常見尺寸為55*60。

3.1.4 前燈涉及到調光的為：遠光、近光、霧燈。遠光調光角度：要求左右±2.5°，上下2.5遠光反射鏡距離飾圈距離：X向8mm以上，Y/Z向10mm以上近光調光角度：要求左右±2.5°，上3°，下5°。

3.2 轉向燈、位置燈、日間行車燈

光導（圓管、厚壁）形式：光導結構在前大燈上主普遍應用于轉向燈，位置燈，日間行車燈等功能，要求LED反射式結構Z方向要求大于20mm，光導結構至少為15mm（光導厚度6mm）。

3.3 后尾燈：霧燈、倒車燈、位置燈、置動燈

面積：后燈中以要求最高的后霧燈為例：最小60*70的尺寸（或相同面積）;如果是扁長形則要求50*80;（燈泡P21W+紅色燈玻，燈體材料ABS+PC），考慮到耐熱，其他燈若使用P21W/PY21W燈泡的尺寸也是相同的，后位置燈配光要求低，一般不限尺寸，回復反射器有效面積： 大于2500mm^2;深度：倒車燈，燈玻是光面時（反射鏡配光光），燈體側壁深度<90;其他燈：燈玻是光面時（反射鏡配光），燈體側壁深度<120。

3.4 法規查詢

GB4599-2007《汽車用燈絲燈泡前照燈》 GB5920-2008《汽車及掛車前位燈、后位燈、示廓燈和制動燈配光性能》GB23255-2009 《汽車晝間行駛燈配光性能》GB4758《汽車及掛車外部照明和信號裝置的安裝規定》等。

4 汽車燈具材質、顏色、表面紋理花紋

4.1 汽車燈具材質

燈具用塑料有熱塑性塑料（ABS、PMMA、PP、PC）熱固性塑料（BMC）

ABS一般用于燈殼的注塑，ABS塑料具有抗張力，沖擊強度，成型過程中熱穩定性好。PMMA有機玻璃，透光性好，具有一定的吸水性，一般用于信號燈配光鏡的注塑。PP通常用于燈殼注塑，質輕價廉，耐高溫，機械強度高，PC一般用于前燈燈罩注塑，透光度高，沖擊韌性好，耐熱性高，尺寸穩定性好，成型收縮率小。BMC用于制作前燈反射鏡，價格低廉，耐高溫，阻燃性好，抗老化，表面光澤好。

4.2 顏色

燈腔內材質主要分為：高亮鍍鋁、皮紋鍍鋁、高亮黑、皮紋黑，無皮紋件拔模要求3°，皮紋件根據皮紋的不同一般為5°-7°。

配光鏡（燈罩lens）有黑色，白色，紅色，無色，配光鏡外表面上使用的一層或多層涂料產品，顏色根具設計的定義有深淺不同。

4.3 花紋

燈腔材質表花紋處理，配光鏡（燈罩）表面花紋設計

5 汽車燈具模型制造工藝

5.1 燈玻焊接工藝

熱板焊接：由溫度控制的加熱板使用焊接面熔化、結合的焊接方法，工藝簡單，價格較低，但焊接位置產生不規則的溢料，影響美觀。

摩擦焊接：焊接接觸面之間的相對無能無力摩擦，產生摩擦熱，使分子擴散和再結晶而實現焊接方法，質量穩定，產品一致性好，焊接結合面平整美觀，工藝要求高，價格較高。

超音波焊接：利用高頻振動波傳遞到焊接的物體表面，在加壓下，表面相互摩擦熔合。

5.2 注塑工藝

雙色注塑：兩種不同材料雙射注塑兩次成型的雙色產品，較傳統單色注塑工藝，可消除表面存在分模線的問題，模具成本適中，但燈玻無法一體注塑做到熏黑效果。

三色注塑：三射交工位立式注塑機，一次性可以生產3種顏色成型的產品，三套模同時注塑，三種不同材料三射注塑成型三色產品，模具成本較高，但成色效果最好，燈玻表面黑色與紅色過度自然漸變，檔次高。

6 設計方活

6.1 燈具設計效果圖

根據整車的設計風格和設計要求來構思部件的設計，使燈具的設計與整車是相合符合的，起到畫龍點睛的作用，燈具效果圖展現各個功能燈的清晰結構，位置，大小，同時要表現出各個燈發光的效果。

6.2 燈具設計爆炸圖

燈具爆炸圖的作用是圖解說明各個構件，裝配示意圖，非常明確地傳達出燈具各個細節之間的關系，細節的形態，細節的大小，材質，用于指導數據師構建三維數據，同時用于指導后期模型難制作。

6.3 燈具設計效果圖評審

設計師根據整車造型，設計繪制燈具效果，整理成報告，組織設計評審，確定最終適合整車設計的燈具設計，確定好的效果圖，根據1：1大小，打印帖在整車上，同整車一起評審。

7 三維數據把控

7.1 CAS、A面把控

設計圖紙轉為3D數據，CAS數據搭出各個功能燈的位置大小面積，在A面數據檢驗型面，線性，工程根據造型數據轉換成可制造的數據，光學驗證，法規校核，制造驗證。

7.2 零件點亮狀態把控

觀察明暗截止線 cut-off line，光束投射到配光屏幕上，目視感覺到明暗顯著變化的分界線。確認各個燈光的投射干凈不露光。

7.3 設計質量把控

鍍鋁層的磨砂工藝品質精致，鍍鋁無流掛，無顆粒狀瑕疵，磨砂不粗糙，燈玻的澆口數量無過多，周圈黑邊寬度均勻一致，鍍鋁邊框精致不粗糙寬大，精致LOGO點綴，鍍鋁表層磨砂與亮邊界線清晰精致。