組合式汽車前霧燈與LED日行燈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

周龍，李利瓊，趙志星，黃麗娟，巨玉兔

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230000）

組合式汽車前霧燈與LED日行燈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

周龍，李利瓊，趙志星，黃麗娟，巨玉兔

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230000）

前霧燈和日行燈是汽車前部的兩個(gè)重要的燈具，前霧燈主要在雨霧等惡劣天氣中使用，增加車輛的可見度；日行燈主要在白天使用，使得車輛在白天行駛時(shí)容易被辨識。本文所術(shù)的前霧燈與日行燈的組合設(shè)計(jì)方法，在滿足前霧燈發(fā)光要求的同時(shí)，保證LED日行燈光源的正常工作溫度，且該組合燈僅需一個(gè)燈體，減少了制造成本，易于裝配。

前霧燈；日行燈；組合設(shè)計(jì)

CLC NO.:U463.65Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-131-03

引言

汽車前霧燈屬于外部照明裝置，用于雨霧天氣行車時(shí)照明道路。因?yàn)橛觎F天氣的能見度較低，駕駛員的視線受到限制，而霧燈的光穿透力較強(qiáng)，可提高駕駛員與周圍交通者的能見度，并且使來車和行人在較遠(yuǎn)處發(fā)現(xiàn)對方。日行燈屬于汽車外部信號裝置，其作用是為了讓行人或?qū)ο蜍囕v日內(nèi)以在日間識別正在行駛過來的車型，避免或減少事故的發(fā)生。日行燈作為汽車選裝的配置，越來越受到用戶的歡迎，現(xiàn)在很多車輛都配備了LED日行燈。

汽車工業(yè)的飛速發(fā)展對照明和信號信號系統(tǒng)都提出了更高的要求，不僅要符合法規(guī)上各項(xiàng)安全標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且要滿足一些其他方面的要求，比如外形要和整個(gè)汽車的外形融為一體，保證流體美學(xué)的要求等。LED以其體積小，壽命長，能耗低及環(huán)保等優(yōu)勢，已經(jīng)成為日行燈光源的首選。

1、目前的日行燈及霧燈結(jié)構(gòu)

如圖1及圖2所示：目前市場上常用的LED日行燈與前霧燈組合形式為LED日行燈在霧燈側(cè)面或者下面，這樣布置的原因有兩個(gè)：

1）與傳統(tǒng)的光源相比，LED需要解決的是衰減及散熱問題，因?yàn)長ED芯片只要遇到高溫，發(fā)光效率就會衰減甚至損壞。傳統(tǒng)光源雖然產(chǎn)生的熱量高于LED，但是不會因?yàn)楦邷囟档推涔庑?。在目前發(fā)光效率下，LED只能將約20%-30%的輸入功率轉(zhuǎn)化為光能，其余能量轉(zhuǎn)化為熱量，如果溫度持續(xù)增高，LED的性能就會下降甚至失效。

2）前霧燈一般采用55W的燈泡，發(fā)光的熱量很高，而組合燈的燈體較小，因此整個(gè)燈體內(nèi)溫度較高。由于熱量向上傳播，前霧燈燈泡正上方的溫度可以達(dá)到100℃，LED正常的工作溫度為不大于70℃，所以現(xiàn)在日行燈與霧燈的組合燈中日行燈都是在霧燈的側(cè)面或者下面。

如果整車造型要求日行燈在霧燈上面，一般將日行燈及霧燈分開，做成兩個(gè)燈體，使日行燈單獨(dú)裝配，以保證日行燈的工作溫度不至于過高。這樣增加了一個(gè)燈體及燈體的安裝定位裝置，增加了整車成本及裝配的復(fù)雜性：

圖1 與前霧燈組合式日行燈

圖2 與前霧燈組合式的日行燈

2、前霧燈與LED日行燈的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖3所示，本文提供了一種前霧燈與LED日行燈的組合燈，包括燈體、裝飾框、霧燈反射碗、霧燈光源，日行燈光源。霧燈燈源通過燈座與燈體固定，霧燈燈源與霧燈反光碗組成了霧燈的發(fā)光體，霧燈反光碗也固定在燈體上。

日行燈反射碗設(shè)置在霧燈反光碗的上方，LED模組放置在日行燈反射碗的上方，LED光源固定在模組上，方向向下，其發(fā)出的光線通過日行燈配光面向正前方反射出去，形成側(cè)發(fā)光的方式。日行燈配光面和日行燈燈源組成了日行燈的發(fā)光結(jié)構(gòu)，這樣的設(shè)置使得日行燈燈源盡可能遠(yuǎn)離霧燈燈源。

圖3 組合式前霧燈與日行燈

圖4 組合燈斷面

圖5 霧燈反射碗及金屬隔熱片

同時(shí)，在霧燈反光碗的上方設(shè)置有散熱孔，散熱孔上方設(shè)置金屬隔熱片，隔熱片正后方的燈體相對應(yīng)的位置處設(shè)置通氣孔，以將燈體內(nèi)的熱氣排放出燈體外。

2.2 實(shí)現(xiàn)形式

本文提出的一種前霧燈與日行燈的組合燈，將霧燈和LED燈源置于同一個(gè)燈體內(nèi)，通常霧燈光源采用穿透力強(qiáng)的光源，一般是發(fā)熱量較高的55W鹵素?zé)襞?，其正上方的溫度可以達(dá)到100℃。相對于霧燈燈源，日行燈的LED顆粒的工作溫度通常不大于70℃。

為保證LED日行燈的正常工作溫度，將LED的發(fā)光方式設(shè)計(jì)成側(cè)發(fā)光方式，LED顆?？梢员M可能遠(yuǎn)離霧燈光源；在霧燈反射碗的上方設(shè)置散熱孔，散熱孔上方設(shè)置設(shè)置金屬隔熱片，燈體上設(shè)置有與散熱孔對應(yīng)的通氣孔，形成散熱通道，這樣，金屬材料的隔熱片吸收一部分來自散熱孔的熱量，同時(shí)，可以在反射碗上部的散熱孔與燈體的通氣孔間形成散熱通道，更好的將熱量引導(dǎo)散出燈體外部，確保日行燈燈源的正常工作。

如圖4和圖5所示，圖5為安裝有隔熱片的霧燈反光碗的結(jié)構(gòu)示意圖，在霧燈反光碗的散熱孔的上方設(shè)置有隔熱片，散熱孔可以隨霧燈反光碗上表面的形狀設(shè)置，基本為三角形，隔熱片覆蓋住該散熱孔上方，可以具有與散熱孔大體一致的形狀，隔熱片固定在霧燈反光碗上，設(shè)置有三個(gè)安裝點(diǎn)，其中兩個(gè)安裝點(diǎn)從隔熱片的本體延伸至霧燈反光碗的碗底面上，固定在放光碗的碗底面上，另一個(gè)安裝點(diǎn)位于隔熱片的本體上，固定于散熱孔所在的表面上。隔熱片固定在散熱孔之上，在霧燈燈源工作時(shí)，熱流向上從散熱孔流出，受到隔熱片的阻擋，阻礙熱流進(jìn)一步向上流動，在隔熱片的引流作用下，改變氣流方向，進(jìn)一步從透氣孔排除。

該隔熱片采用金屬材料，金屬隔熱片具有良好的導(dǎo)熱性能，熱流向上從散熱孔流出時(shí)，能夠吸收部分的熱量，并起到導(dǎo)流的作用。為了起到更好的導(dǎo)流作用，隔熱片可以盡可能的向通氣孔延伸，并將隔熱片與散熱孔所在表面之間的通道與燈體上的通氣孔對應(yīng)設(shè)置，即部分通氣孔與該通道至少部分重合，使得熱流從通道流出后直接從通氣孔排除，起到更好的散熱效果。

這樣，在滿足前霧燈發(fā)光要求的同時(shí)，保證日行燈燈源的正常工作溫度，不受霧燈燈源工作溫度的影響，且該組合燈僅需一個(gè)燈體，減少了制造成本，且易于裝配。

3、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

采用有限元分析軟件ANSYS對本文設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱分析模擬，從熱流場流動的趨勢中可以看到，散熱孔及隔熱片在燈內(nèi)起到很好的散熱及隔熱效果，日行燈顆粒處的最高溫度為57.24℃，滿足日行燈的使用要求。

圖6 熱分析結(jié)果

圖7 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

圖8 光學(xué)測量結(jié)果

在溫度實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)做環(huán)境溫度為70℃的點(diǎn)燈實(shí)驗(yàn)，以最大功率點(diǎn)燈4h，實(shí)驗(yàn)電壓13.5V，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后外觀無明顯變化，零件無明顯變形，樣件內(nèi)部無變形、熔化等異常，點(diǎn)亮檢查各項(xiàng)功能正常。

前霧燈需滿足GB 4660的法規(guī)配光要求，經(jīng)對樣件進(jìn)行光學(xué)測量，各測試點(diǎn)滿足國標(biāo)規(guī)定的要求。

4、結(jié)論

文章提出了一種組合式汽車前霧燈與LED日行燈的結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)在于日行燈的布置、隔熱及散熱結(jié)構(gòu)的運(yùn)用。該結(jié)構(gòu)能夠滿足LED日行燈使用的溫度條件，又能使日行燈與霧燈集成在同一個(gè)燈體里面，減少了裝配工序，減化裝配的復(fù)雜性，提高工作效率，同時(shí)降低了開發(fā)成本。

[1]GB4660—2007 .汽車霧燈配光性能.

[2]B.M.斯科別列夫．汽車拖拉機(jī)燈具.陸飛譯.上海：上海市拖拉機(jī)汽車研究所,1984.46～48.

[3]袁旭倉.光學(xué)設(shè)計(jì).北京：科學(xué)出版社,1983.484 494.

[4]朱維濤,陳祥熙.汽車燈具設(shè)計(jì)原理與方法.光學(xué)儀器,2002,24(6)：35～41.

[5]周偉等.汽車照明.上海汽車照明工程研究中心,內(nèi)部刊物.

[6]蔡金林.葛愛明.基于折反射組合結(jié)構(gòu)的混合光照明燈具的設(shè)計(jì).照明工程學(xué)報(bào),2016,27(3)：87～93.

[7]D.Pelka,Novel Optical Architectures Workshop，Strategies inLight，San Mateo，CA，F(xiàn)eb.2002.

[8]GE A,QIU P,CAI J，eta1.Hybrid daylight／light-emitting diode illumination system for indoor lighting [ J ]. Applied optics,2014, 53(9)：1869—1873.

The combination design of fog lamp and Daytime running lamp for vehicles

Zhou Long, Li Liqiong, Zhao Zhixing, Huang Lijuan, Ju Yutu
( Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd, Anhui Hefei 230601 )

Fog lamp and Daytime running lamp are two important lamp in front of a car. Fog lamp are mainly in the use of rain and fog and other inclement weather, to increase the vehicle vision. Daytime running lamp are mainly used in the day, So that vehicles in the daytime driving is easy to be identified. The combination design of fog lamp and Daytime running lamp can meet the requirements of fog light, in the same time, we can ensure that the LED light will be working in the normal temperature. The lamp requires only one lamp body, reduce manufacturing costs, and easy to assemble.

fog lamp; Daytime running lamp; combination design

U463.65

A

1671-7988(2017)02-131-03

周龍，現(xiàn)就職于安徽江淮汽車股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.045