自行車照明和光信號(hào)裝置標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)析

武 凱 紀(jì)迎平 馬曉東

（天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)研究所 天津 300072）

引言

照明和光信號(hào)裝置即燈具，通過(guò)主動(dòng)發(fā)出光束，用于照明和提醒其他道路使用者駕駛意圖，是汽車、摩托車、電動(dòng)自行車上重要的主動(dòng)安全部件。電動(dòng)自行車的照明裝置應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，本文將說(shuō)明依據(jù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其要求。

1 電動(dòng)自行車照明和光信號(hào)裝置標(biāo)準(zhǔn)

GB 17761-2018 電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范 規(guī)定，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)備的要求[1]。

2019 年10 月GB/T 31887.1-2019 自行車 照明和回復(fù)反射裝置第1 部分：照明和光信號(hào)裝置發(fā)布，其修改采用ISO 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 6742-1：2015，代替GB/T 22791-2008 自行車照明設(shè)備，于2020 年5月1 日正式實(shí)施。

國(guó)家認(rèn)監(jiān)委TC12 技術(shù)專家組于2020 年4 月修訂了GB 17761-2018 電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范 的檢驗(yàn)規(guī)范，明確2020 年5 月1 日以后，新申請(qǐng)認(rèn)證的電動(dòng)自行車產(chǎn)品，其照明裝置應(yīng)符合GB/T 31887.1-2019 自行車 照明和回復(fù)反射裝置 第1 部分：照明和光信號(hào)裝置的光學(xué)要求。

2 GB/T 31887.1-2019 光學(xué)要求

GB 17761-2018 電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范僅考察前燈、后燈的光學(xué)要求。其中后燈需滿足GB/T 31887.1-2019 自行車照明和回復(fù)反射裝置第1 部分：照明和光信號(hào)裝置第4.3 條要求，與前燈對(duì)應(yīng)的是標(biāo)準(zhǔn)中的近光燈，其光學(xué)要求應(yīng)滿足4.5 條要求，如燈具兼具遠(yuǎn)光功能，其光學(xué)要求需符合4.6 條要求。

2.1 后燈光學(xué)要求

后燈光學(xué)要求見表1。

表1 后燈光分布

通過(guò)車輛轉(zhuǎn)動(dòng)供電的后燈還應(yīng)有向上發(fā)出的紅色光，見圖1。光在與垂直軸線成半角30°至45°之間的圓錐體表面和2 個(gè)與行駛方向成20°角的徑向切面相交形成的水平截面A 區(qū)域內(nèi)發(fā)出[2]，使用電池/蓄電池的后燈不作要求。

圖1 后燈錐形截面光分布

2.2 前燈光學(xué)要求

近光光度應(yīng)滿足表2 要求；遠(yuǎn)光燈（若裝有）光度應(yīng)滿足表3 要求。

表2 近光燈光分布要求

表3 遠(yuǎn)光燈光分布要求

3 GB/T 31887.1-2019（新版標(biāo)準(zhǔn)）與GB/T 22791-2008（舊版標(biāo)準(zhǔn)）差異分析

3.1 新版標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)變化

1）增加了燈具的照明方式；

2）增加了前位置燈、制動(dòng)燈、轉(zhuǎn)向燈、駐車燈光度要求；

3）修改了后燈的光度要求；

4）修改了前燈（近光燈）的光度要求，增加了遠(yuǎn)光燈光度要求；

5）修改了色度坐標(biāo)值；

6）修改了光度測(cè)試方法。

3.2 新版標(biāo)準(zhǔn)與舊版標(biāo)準(zhǔn)具體差異分析

1）燈具照明方式要求

新版標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定后燈可持續(xù)發(fā)光，也可以采用頻率閃光，其閃光頻率應(yīng)在1～4 Hz 范圍內(nèi)，可以只有一種發(fā)光模式，也可以在多種發(fā)光模式之間切換；而前燈無(wú)論近光還是遠(yuǎn)光均應(yīng)持續(xù)發(fā)光。

2）后燈光學(xué)要求

舊版標(biāo)準(zhǔn)中后燈光學(xué)要求測(cè)試范圍與新版標(biāo)準(zhǔn)相互對(duì)應(yīng)，不同之處在于新版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)試區(qū)域進(jìn)行了更加細(xì)致的劃分，如圖2 所示。與之對(duì)應(yīng)的限制也進(jìn)行了修改，例如后燈HV 點(diǎn)的亮度不得小于0.75 cd，新標(biāo)準(zhǔn)中這一限值提高到了2.5 cd，光分布最小角限值由0.02 cd 提高到0.033 cd。對(duì)于按照新版標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)的后燈，為滿足認(rèn)證要求，其亮度應(yīng)較舊版標(biāo)準(zhǔn)有一定的提高，但還需要注意，新版標(biāo)準(zhǔn)增加了HH 線以上的區(qū)域亮度值不得超過(guò)12 cd 的要求。除上述變化外，新標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)區(qū)域的亮度要求，相對(duì)于單點(diǎn)測(cè)試，區(qū)域測(cè)試更加合理。在進(jìn)行燈具設(shè)計(jì)時(shí)在考慮亮度的同時(shí)還需要考慮光分布的均勻性；另外新標(biāo)準(zhǔn)取消了后燈錐形光的要求，增加了轉(zhuǎn)動(dòng)供電后燈向上的發(fā)光要求。

圖2 后燈光分布

3）前燈光學(xué)要求

新版標(biāo)準(zhǔn)較舊版標(biāo)準(zhǔn)前燈的光學(xué)要求發(fā)生了較大變化，在功能上對(duì)前燈增加了近光燈和遠(yuǎn)光燈之分。其中近光燈代替舊版標(biāo)準(zhǔn)中前燈，遠(yuǎn)光燈為新版標(biāo)準(zhǔn)新增要求。新版標(biāo)準(zhǔn)中近光燈、遠(yuǎn)光燈光度要求為燈前10 m 處的lx 值。近光燈配光測(cè)試范圍較舊版標(biāo)準(zhǔn)有所擴(kuò)大，如圖3 所示，其光學(xué)要求也由測(cè)試點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€和區(qū)域。對(duì)于A 點(diǎn)照度值≤20 lx 的近光燈，其水平方向測(cè)試范圍為4°，即4°L 至4°R，與舊版標(biāo)準(zhǔn)3.5°D-4°L 和4°R 相同[3]；對(duì)于A 點(diǎn)照度值＞20 lx 的近光燈，其水平測(cè)試范圍為8°，即8°L 至8°R，與舊版標(biāo)準(zhǔn)相比增加了一倍；新版標(biāo)準(zhǔn)中，近光燈豎直方向測(cè)試范圍達(dá)到了11.5°D，而舊版標(biāo)準(zhǔn)中測(cè)試范圍僅為4.5°D[3]。僅從上述測(cè)試范圍即可看出，新版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于電動(dòng)自行車前燈的光學(xué)要求比舊版標(biāo)準(zhǔn)要求更高。

圖3 近光燈光分布

通過(guò)對(duì)新版標(biāo)準(zhǔn)中近光燈光學(xué)要求的分析我們可以看出，在對(duì)電動(dòng)自行車前燈進(jìn)行配光設(shè)計(jì)時(shí)需要關(guān)注以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

a）4°D 以下照度值不得超過(guò)A 點(diǎn)（3.5°D，0）的照度值，燈具的最亮點(diǎn)距明暗截止線（照度為2 lx 的線）應(yīng)在4°D 以內(nèi)；

b）11.5°D 處照度值≥1 lx，1 lx 光照度值應(yīng)覆蓋到距燈具最亮點(diǎn)以下至少7.5°處；

c）對(duì)于照度值＞20 lx 的近光燈，其水平光照范圍應(yīng)能覆蓋到8°L 至8°R；

d）B 點(diǎn)照度值應(yīng)不小于A 點(diǎn)照度值的1/2。

對(duì)于含有遠(yuǎn)光的前燈，遠(yuǎn)光燈光分布如圖4 所示。除此之外還需要滿足附加要求，即需要裝有遠(yuǎn)近光切換的裝置。需要注意的是，如燈具遠(yuǎn)近光光源不同且設(shè)計(jì)在同一個(gè)燈體中時(shí)，遠(yuǎn)近光的HV 點(diǎn)應(yīng)相同。

圖4 遠(yuǎn)光燈光分布

4）光度測(cè)試方法

新版標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于不是裝用白熾燈光源的燈具，其1 min 和30 min 后的光強(qiáng)度或光照度和色度都應(yīng)符合要求。對(duì)于照明方式為頻率閃爍的電動(dòng)自行車后燈，其光強(qiáng)值應(yīng)按照新標(biāo)準(zhǔn)中附錄A 的方法進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量方法與ISO 標(biāo)準(zhǔn)相同，在進(jìn)行后燈配光設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意其有效光強(qiáng)與最大光強(qiáng)的區(qū)別，閃光燈有效光強(qiáng)是通過(guò)式（1）[4]計(jì)算得來(lái)：

式中[2]：Jmax為最大光強(qiáng)度，單位坎德拉（cd）；C 為時(shí)間常數(shù)，等于0.2 s；F 為波形系數(shù)；T 為閃光持續(xù)時(shí)間，單位s。

4 結(jié)束語(yǔ)

作為非機(jī)動(dòng)車（自行車）至機(jī)動(dòng)車（如摩托車）的過(guò)渡和補(bǔ)充[5]，電動(dòng)自行車擁有廣泛的市場(chǎng)需求。燈具作為電動(dòng)自行車關(guān)鍵零部件之一，對(duì)降低事故的發(fā)生、保護(hù)騎乘人員的安全起到了關(guān)鍵作用。為順應(yīng)社會(huì)需求和行業(yè)發(fā)展，新版標(biāo)準(zhǔn)修改采用ISO 標(biāo)準(zhǔn)，已實(shí)現(xiàn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的接軌。只有提高電動(dòng)自行車燈具產(chǎn)品適用性，緊跟國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)乃至國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的步伐，才能提高產(chǎn)品在行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。