机动车用前雾灯色度特性不确定度评定

蒋伟芳，徐文滔，叶嘉民

[中汽研汽车零部件检验中心(宁波)有限公司，浙江宁波 315104]

0 引言

汽车灯具是行车安全的关键部件，可以让驾驶员看到周边路况，同时给其他汽车或行人发出信号提醒汽车的存在，从而保证汽车能安全行驶，人员能安全行走。所以从安全的角度出发，汽车灯具的配光性能非常重要，必须要遵循法规标准的规定。而汽车灯具的色度特性是灯具配光性能的重要指标之一。目前，国家已专门制定了汽车灯具色度特性的量化标准，该标准为GB 4785—2019《汽车及挂车外部照明和光信号装置的安装规定》，GB 4785—2019标准规定了各种功能灯具的光色要求及每种光色的色度区域边界要求，并明确了光色采用GB/T 3977中CIE 1931 XYX色度系统，其中前雾灯的光色是白色或选择性黄色。同时，GB 4660—2016《机动车用前雾灯配光性能》中也规定了前雾灯的色度特性应符合GB 4785的规定，所以，前雾灯的光色应为白色或选择性黄色。

1 测试原理

汽车灯具色度特性的检测是建立在色度学基础之上。根据国际照明委员会(CIE)的推荐和汽车灯具标准的要求，汽车灯具采用标准色度系统表示颜色，即采用三刺激值、、和色品坐标、、表示颜色。

CIE 1931标准色度三刺激值的计算方法是将各波长上的色刺激函数()与每个CIE色匹配函数相乘，并在整个可见光谱范围内分别对这些乘积进行积分。照明体或光源的三刺激值计算中的色刺激函数()=()。所以，、、可以通过测量灯具的相对光谱功率分布函数()来确定，其关系如下：

(1)

式中:()为照明体或光源的相对光谱功率分布函数;

Δ为波长间隔，取5 nm或10 nm;

为归一化系数。

除三刺激值外，CIE还引入色品坐标、、来表示光的颜色。色品坐标的定义如下：

(2)

从以上理论分析可以看出，汽车灯具的相对光谱功率分布决定了其色品坐标在CIE色度图中的位置。而白光是由许多种颜色混合而成，相对光谱功率分布函数()取值范围为380～780 nm。由式(1)和式(2)可以看出，各颜色的光能量比例不同，其三刺激值和色品坐标也不相同。

试验室测试色度特性的设备是Optronik 配光转台系统，试验室的配光设备是固定色度探头的。Optronik 配光转台系统测试色度特性时的工作原理，就是通过测量灯具的相对光谱功率分布函数()来确定三刺激值，从而得出色品坐标、、。根据GB 4660—2016《机动车用前雾灯配光性能》，汽车前雾灯色度特性是在距离样品基准中心点3.16 m的色度探头上，测量标准要求的测试点上的色度特性(，)，设备可以直接读出色品坐标的数值，即数据模型为=，=。

2 不确定度主要来源

汽车前雾灯色度特性不确定来源主要有：

(1)样品安装，即重复测量。

(2)(，)的测量误差：Optronik 配光转台系统精度产生的不确定度以及LED的供电电源产生的不确定度。

(3)环境因素如温湿度、杂散光等产生的误差。

3 不确定度来源分析

3.1 汽车前雾灯色度特性测量不确定度评定结果

3.1.1 A类方法进行评估：样品安装

在相同试验条件下，使用相同试验方法对同一样品进行10次重复测量(每次色度特性测试后，LED光源需稳定30 min后进行测试，测试完关灯，并旋转转台上下10°和左右30°，样品位置移动，再关灯10 min，然后等灯具彻底冷却后再进行第二次测试)，选取特征点，其测量结果见表1。

表1 特征点HV的测量结果

表1中试验标准差使用贝塞尔公式计算，即

=0446 4,=0404 1，rel=0001 40446 4=0314，rel=0001 20404 1=0297。

3.1.2 B类不确定度的评定：(，)的测量误差

(1)Optronik 配光转台系统精度产生的不确定度(1)、(1)评估。

由校准证书中，Optronik 配光转台系统在标准A光源(=0447 5,=0407 4)下色品坐标的不确定度为0002 5(=2),则

(3)

(2)LED光源供电电源的相对标准不确定度(2)、(2)评估。

由校准证书中，LED光源的供电电源中电压值的相对不确定度为0.000 58%(=2)，则

(2)=(2) =0.000 58%/2=0.000 29%。

(4)

(3)(，)测量误差合成相对标准不确定度。

(，)中的测量误差的相对标准不确定度为：

(5)

(，)中的测量误差的相对标准不确定度为：

(6)

3.1.3 环境因素产生的影响

经分析，环境因素如温湿度、杂散光等对试验结果带来的影响极小，因此，此次评估不考虑由环境因素对试验结果造成的不确定度。

3.2 前雾灯色度特性测量的标准不确定度汇总

本文对前雾灯色度特性测量的标准进行了不确定度汇总，结果见表2。

表2 前雾灯色度特性测量的标准不确定度汇总

3.3 合成相对标准不确定度

(，)中的合成相对标准不确定度为：

(7)

(，)中的合成相对标准不确定度为：

(8)

3.4 相对扩展不确定度的评估

取=2，相对扩展不确定度为：

(9)

3.5 测试结果计算

取=2,对该样品进行的前雾灯点的色度特性测试结果为：

(10)

4 结语

通过以上分析，影响前雾灯色度特性测试结果准确度的主要因素是由设备精度和人员测试两部分组成，其中Optronik 配光转台系统精度产生的不确定度影响值和重复性测量引入的不确定度影响值比较接近。

为了测量结果的准确性，首先要减少配光转台系统测量时的影响，主要措施是定期对Optronik 配光转台系统中用于色度特性测试的相关设备进行校准和期间核查，特别是3.16 m处的色度探头，平时注意色度探头的存贮环境和使用工况，避免测试探头精度引起的测量偏差，同时在发现测量有偏差时及时进行补偿并修正;还需要定期校准供电电源，避免因供电电源精度产生的不确认定偏差。其次控制测试人员引起的不确定度，制定操作规程，并定期对操作人员进行培训并考核，提高试验操作过程的规范性，也可定期在操作人员间进行比对，提高操作人员的规范性。