汽车前照灯和前雾灯的配光镜或材料试样和整灯试验标准法规研究

陈萍 武华堂 谭功伟 孙晓娜

国家汽车质量监督检验中心（襄阳）（襄阳441004）

0 引言

老式的汽车前照灯和前雾灯的配光镜材料通常为光学玻璃材料，它具有：光学特性丰富、透光率高、形状单一、易碎、成本高等特点。现代的汽车前照灯和前雾灯的配光镜材料除了可以采用光学玻璃材料以外还可以采用光学塑料，它具有物理机械性能良好、耐热性和耐低温性良好、对光稳定、透光率相对于光学玻璃材料稍低、耐磨性欠佳等特点。为提高耐磨性，目前采用表面涂敷耐磨涂料保护膜的方法。

由于光学塑料材料具有很多优点，已逐渐取代光学玻璃材料作为车灯配光镜在汽车前照灯和前雾灯中广泛应用，同时气体放电光源和LED模块的透光部件很多也应用了光学塑料材料。针对光学塑料材料的特性，汽车前照灯和前雾灯引用的国标GB 4599—2007《汽车用灯丝灯泡前照灯》[1]、GB 21259—2007《汽车用气体放电光源前照灯》[2]、GB25991—2010《汽车用LED 前照灯》[3]、GB/T 30036—2013《汽车用自适应前照明系统》[4]和 GB 4660—2016《机动车用前雾灯配光性能》[5]中都增加了对前照灯和前雾灯的塑料配光镜的要求。现对汽车前照灯和前雾灯标准中用来验证塑料配光镜的要求——配光镜或材料试样和整灯试验进行研究、比对，并对此试验展开分析和研究。

1 送样数量

型式检验时，制造商应提供以下材料。

（1）整灯2只。半封闭式前照灯包括灯丝灯泡；如果光源是气体放电光源，则所用的每一种型式的镇流器试样需各送一个，用于塑料配光镜的整灯试验。

（2）对于塑料配光镜的塑料材料试验，GB 4599—2007[1]中要求送配光镜13块，GB21259—2007[2]、GB25991—2010[3]、GB/T30036—2013[4]和 GB4660—2016[5]中要求送配光镜14块。5个国标中均要求其中6块配光镜可用最小尺寸为60 mm×80 mm 的6块材料试样替代，其外表面的曲率半径不小于300 mm，中间有一个可供测量用的尺寸至少为15mm×15mm的足够平的区域，每块配光镜或材料试样应利用批量生产方法制造。

（3）GB 4599—2007[1]、GB 21259—2007[2]、GB 25991—2010[3]和GB 4660—2016[5]要求送1个反射镜，GB/T 30036-2013[4]要求送1个照明单元或光学总成，按制造商的说明书，配光镜可以装到该反射镜上。

（4）GB 4660—2016[5]中提到，对于光源上的塑料部件，如无法提供UV保护玻璃滤光片遮蔽放电光源的 UV辐射并保护 LED模块及光源发生器的前雾灯，其塑料内部光学零件应做抗UV辐照试验。GB/T 30036—2013[4]中为试验塑料透光部件能抵抗系统内部的光源，如气体放电光源、LED模块发射的UV辐射，需对系统中含有塑料透光部件的每一相关材料，取1个试样进行耐光照试验。每一试样应与系统中所用的一样，具有相同的外观和表面处理。GB21259—2007[2]中要求，对采用抗前照灯内气体放电光源UV照射的塑料材料制成的每一透光塑料零件，需进行耐光源照射试验。GB 25991—2010[3]中要求，LED 前照灯的每种相关塑料样品或含有塑料光学组件的LED前照灯样品各一件需进行抗UV辐射试验。前照灯和前雾灯中如使用了低UV辐射型式的LED模块或低UV型气体放电光源，或者有关光学组件已使用了抗UV辐射的防护，如使用滤光镜，则不需进行该项试验。

2 塑料配光镜的要求——配光镜或材料试样和整灯的试验

（1）提供的配光镜13块试样应满足配光镜或材料试样和整灯试验中6.1～6.6规定，配光镜14块试样应满足配光镜或材料试样和整灯试验中6.1～6.6和6.8的规定。

（2）提供的2个样灯和塑料配光镜应满足配光镜或材料试样和整灯试验中6.7的规定。

（3）塑料配光镜试样或材料试样和与其相配的

反射镜应按表1中的顺序进行试验。

（4）若灯具制造商可以证明已通过配光镜或材料试样和整灯试验中6.1～6.6或者6.1～6.6和6.8规定的试验，或者通过了其他标准规定的等同测试，则只需按照表2的规定试验。

表1 塑料配光镜或材料试样试验

表2 整灯试验

3 漫射光和透射光的的测量方法

图1 透射和漫射变化测量用光学装置

表3 漫射光和透射光测量

4 机械磨损试验方法

喷枪应装有直径为1.3 mm的喷嘴，当工作压力为0.6+01.05Mpa时，喷射液的流量为0.24 L/min±0.02 L/min。在距离喷嘴380 mm±10 mm处的磨损表面上，扇状散布的喷射流形成直径为170mm±50mm的区域。

试验混合液由莫尔硬度为7，颗粒度介于0～0.2mm，并呈正常分布，角因子为1.8～2的硅砂和硬性不超过205 g/m2的水组成。其配比为每升含硅砂为25 g。

配光镜外表面应经受1次或多次上述含硅砂喷射流的作用，喷射流应基本垂直于试样表面。在进行试验的配光镜附近，放置1块或数块作为基准的玻璃试样，以此来检验磨损情况以及试样整个表面磨损的均匀性。混合液的喷射试验，直至按上述漫射光和透射光的测量方法中规定的方法测量，且基准玻璃试样漫射透过率的变化如下所示时才终止，即：

5 粘胶带附着力试验

本试验的目的是确定在标准条件下，粘胶带对玻璃板的线性附着力。测量出以90°角从1块玻璃板上撕去粘胶带所需要的力。温度 23℃±5℃，相对湿度65%±15%。试验前，成卷的粘胶带应在上述标准条件下放置24 h。每卷粘胶带的前3圈予应以废弃，之后裁取长400 mm的5段粘胶带进行试验。试验应在标准条件下进行，以近似300mm/s的速度，将粘胶带展开，并裁取5段试验段，然后在15s内按下述方法进行试验：（1）用手指沿粘胶带长度方向轻抹，将其逐渐粘在玻璃板上，所施加的力在于排除两者之间的气泡；（2）约留出25mm长的粘胶带不粘贴在玻璃板上，之后，在标准条件下放置 10 min；（3）固定玻璃板，粘胶带的自由端折成90°，在垂直于玻璃板方向上用力，以300 mm/s±30 mm/s的速度撕去粘胶带试验段，记录所需要的力；（4）将所得到的5个数据按大小顺序排列，并取中间值作为测量结果，单位为N/cm(粘胶带宽度)。

6 塑料配光镜的要求—配光镜或材料试样和整灯试验

6.1 耐温试验

（1）试验

按下列次序，3件新的配光镜试样应进行5个循环的温度和湿度变化试验：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。

在上述试验循环开始前，试样应在23℃±5℃，R.H.60%～75%的环境中至少存放4h。上述中23℃±5℃C的1 h包括了为避免从一种温度转变到另一种温度的热冲击效应所需要的过渡时间。

（2）结果

6.2 耐光源辐照试验（耐气候试验）

GB 4599—2007、GB 21259—2007、GB 25991—2010、GB/T30036—2013中该项试验为耐光源辐照试验，GB 4660—2016中该项试验为耐气候试验。

（1）试验

3件新的配光镜或其材料试样，应进行光源辐照试验。光源的光谱能量分布相当于5500K～6000K的黑体。为尽可能减少小于295 nm和大于2 500 nm波长的辐射影响，光源与试样之间应放置相应的滤光片。试样的辐射照度为1200W/m2±200W/m2,试样期间接收到的辐射能量为4 500 MJ/m2±200 MJ/m2。在试验箱内，与试样处在同一水平位置上的黑色板温度为50℃±5℃。试样以1 r/min～5 r/min的速度环绕光源转动，并以下述循环方式喷洒电导率小于 1 mS/m(23℃±5℃时)的蒸馏水，即5min喷洒，25min干燥，直至试验结束。

（2）结果

试验后，试样外表面应无裂纹、擦伤、屑片和变形，其透过率变化按照漫射光和透射光的测量方法，对3件试样进行测量时，应不大于0.020（即m≤0.020）。

6.3 耐化学试剂试验

（1）试验

在光源辐照试验后，3件试样的外表面应使用以下试验混合液进行试验。

该试验混合液的体积百分比组成如下：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。

试验时，将浸透该混合液的棉布，在10s内放在试样外表面上，并施加50 N/cm2的压力（相当于在14 mm×14 mm的试验表面上施加100 N的力）。历时10 min，试验期间，棉布应重复浸透混合液，以使试样表面上的液体成分与试验混合液一致。为了防止试样因施加压力而产生裂纹，允许对施加压力进行补偿。

试验后，试样应在户外空气中干燥。然后，先后使用温度为23℃±5℃洗涤剂（6.4中所述）和杂质含量不超过0.2%的蒸馏水清洗，并用软棉布擦干。

（2）结果

试验后，试样应无任何会引起光束漫射变化的污痕，其漫射光透过率变化

6.4 耐洗涤剂和燃油试验

（1）试验

(a)耐洗涤剂

3件配光镜或其材料试样的外表面应加热到50℃±5℃，然后，浸入到23℃±5℃的洗涤剂混合液中5 min。

洗涤剂混合液由99份杂质含量不超过0.02%的蒸馏水和1份烷基去垢剂组成。

试验后，在50℃±5℃下干燥试样，并用湿棉布擦净试样表面。

(b)耐燃油

3件试样的外表面用浸有体积百分比为70%n-庚烷，30%甲苯的燃油试剂的棉布轻擦1min。之后，应在室外空气中干燥。

（2）结果

6.5 机械磨损试验

（1）试验

3件新的配光镜试样，应按机械磨损试验方法进行机械磨损试验。

（2）结果

6.6 配光镜涂层附着力试验

（1）试验

在配光镜涂层20 mm×20 mm表面区域上，用刀片或尖针刻划成约2 mm×2 mm的格子，其用力应划透涂层。

使用宽度不小于25mm的粘胶带，按压在上述网格区域上至少5min。在按照粘胶带附着力试验规定的试验条件下测量粘胶带的附着力应为2 N/cm(粘胶带宽度)±20%。

然后，在粘胶带一端，垂直于表面方向上施加与附着力平衡的力，以1.5 m/s±0.2 m/s均匀速度撕去粘胶带。

（2）结果

试验后，网格区域应无可见的损伤，格子交点和划痕损伤应不大于网格面积的15%。

6.7 塑料配光镜的整灯试验

（1）机械磨损试验

1号样灯应按上述机械磨损试验规定进行配光镜机械磨损试验。

试验后，前照灯B50L和HV点的照度值应不比规定的最大值大30%，75R点的照度值应不比规定的最小值小10%；B级前雾灯的B区的最大照度值，以及 F3级前雾灯的线2和5应不超过规定的最大值的30%。

（2）配光镜涂层附着力试验

2号样灯按上述配光镜涂层附着力试验的规定进行试验。

6.8 抗UV辐照试验

GB 25991—2010[3]中该项试验为LED前照灯塑料材料组件抗UV辐射试验，GB21259—2007[2]中该项试验为耐光源照射试验，GB/T30036—2013[4]中该项试验为耐光照试验，GB 4660—2016[5]中该项试验为耐气体放电光源辐照试验。

GB 21259—2007[2]和 GB 4660—2016[5]中要求将前照灯或前雾灯每一透光塑料零件的扁平试样暴露于气体放电光源的灯光下。GB25991—2010[3]中要求将前照灯的每种相关塑料件样品或含有塑料光学组件的前照灯样品各1件用LED模块发出的光进行连续照射。GB/T30036—2013[4]中要求将扁平的试样置于光源的照射下。这些试样的参数，如角度和距离等应与在前照灯或前雾灯上的参数相同。如果有颜色或表面处理的话，这些试样应与前照灯或前雾灯的零部件具有相同的颜色和表面处理。

在经过1500h的连续暴露试验后，采用1个新的标准光源或光源模块，其透射光的色度应符合规定，且样品的表面应无开裂、裂缝、脱落或变形。

7 结束语

通过对上述5个标准中塑料配光镜的要求——配光镜或材料试样和整灯试验进行研究和比对，发现：

（1）不同的标准要求送样的配光镜的数量不一样，除了 GB 4599—2007[1]要求送配光镜13块，其他四个标准均要求送配光镜14块；

（2）不同的标准要求送样的反射镜不一样，GB 4599—2007[1]、GB21259—2007[2]、GB25991-2010[3]和GB4660—2016[5]要求送1只反射镜，GB/T30036—2013[4]要求送1个照明单元或光学总成；

（3）耐温试验后前照灯和前雾灯要求的测试点和区域不一样；

（4）不同的标准要求做的试验项目不一样，除了GB 4599—2007[1]不要求做抗 UV辐照试验，其他4个标准均要求做抗UV辐照试验（前照灯和前雾灯中如使用了低UV辐射型式的LED模块或低UV型气体放电光源，或者有关光学组件已使用了抗UV辐射的防护，如使用虑光镜，则不需进行该项试验）；

（5）抗UV辐照试验在不同的标准中要求的照射光源不一样；

（6）抗UV辐照试验在不同标准中的试验名称不一样，耐光源辐照试验在不同标准中的试验名称也不一样。

这么多不一样要求试验员在试验中要熟悉各种标准的要求，并熟练掌握它们之间的异同。同时，各类前照灯和前雾灯标准中配光镜或材料试样和整灯试验的异同在国内汽车灯具标准的整合中将趋于协调。