1、介紹

汽車前照燈是汽車必不可少的設(shè)備，主要用于在夜間或黑暗環(huán)境下行駛時提供合適的照明。隨著半導(dǎo)體照明的快速發(fā)展，LED大燈由于其壽命長、能耗低、效率高、外觀高檔等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于汽車大燈系統(tǒng)中。

LED大燈是一種固態(tài)照明產(chǎn)品，它與常規(guī)氙氣、鹵素大燈存在許多區(qū)別。一方面由于芯片設(shè)計，熒光粉及封裝工藝等因素的影響，可能造成不同批LED組件間甚至同一批LED組件間光度及色度性能存在不一致；另一方面LED裝配方式不一樣，大燈所用LED模塊就不一樣了。所以對達到所期望的光分布需要準確的二次光學設(shè)計。但實際制作時LED大燈光線分布情況可能會和理想光學設(shè)計相差甚遠。為控制車輛前照燈光品質(zhì)，需要對其進行在線調(diào)整和測試技術(shù)及解決方法。

2、汽車前照燈的相關(guān)標準要求

針對汽車前照燈的光品質(zhì)控制，已出臺多項國際與國家標準，其中對LED前照燈的光度、色度性能及光分布等相應(yīng)規(guī)范進行了規(guī)定。以GB25991-2010為例，該標準對光通量、顯色指數(shù)和紅色比做出要求，并對汽車前照燈的光分布進行了規(guī)定，包括明暗截止線的形狀和位置、關(guān)鍵點的照度等。

近幾年來，智能前照燈系統(tǒng)發(fā)展迅速，自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)（AFS）已經(jīng)在一些高檔轎車上得到了應(yīng)用，能夠根據(jù)天氣和環(huán)境自動切換前照燈系統(tǒng)模式。相對于傳統(tǒng)前照燈，使用AFS系統(tǒng)前照燈的光束種類更復(fù)雜，對應(yīng)的質(zhì)量控制更復(fù)雜。

LED前照燈光品質(zhì)的好壞直接關(guān)系到行車安全，所以有必要對其進行相關(guān)檢測。鑒于前文所述LED前照燈存在不一致之處，因此需要在該產(chǎn)品投入運行之前對其大燈開展在線檢測工作。

3、LED模塊光學性能及在線測試

1.LED前照燈模塊的光學性能

汽車燈具生產(chǎn)典型生產(chǎn)線見圖1。LED模塊對整條生產(chǎn)線起關(guān)鍵作用,LED模塊光學性能的好壞直接關(guān)系著前照燈產(chǎn)品整體照明效果及安全性。所以，相應(yīng)地測試LED模塊光度、色度等性能并進行質(zhì)量評價對確保LED前照燈最終點亮效果至關(guān)重要。LED模塊中的主要參數(shù)有光通量，顯色指數(shù)，色坐標以及紅色比等。

圖1 LED汽車前照燈生產(chǎn)線

2.LED模塊在線測試技術(shù)及解決方案

測試速度快，效率高，自動化程度高是在線測試技術(shù)對LED模塊測試的根本要求，但也要確保測試精度?；谏鲜鲂枨?，利用先進機械自動傳動設(shè)備及高精度光學測量系統(tǒng)實現(xiàn)光通量，色度,CCT,CRI的高精度高速測量。同時也能精確地分析評估LED模塊性能，提高測試效率。

該測試解決方案的測試界面如圖2、圖3所示。每次測試完畢后，根據(jù)判定依據(jù)進行合格判定。

圖2測試界面圖

圖2合格判定界面

4、LED汽車前照燈的配光測試

1.實驗室測試方案

測試速度快，效率高，自動化程度高是在線測試技術(shù)對LED模塊測試的根本要求，但也要確保測試精度。為檢驗燈的光束及明暗截止線應(yīng)使配光屏幕足夠?qū)挕Ｔ趯嶒炇覝y試中，通常使用測角光度計對光的分布進行檢測。這種方法是固定光度計，轉(zhuǎn)動前照燈來獲得燈具照度分布。

實驗室測試解決方案可以實現(xiàn)高精度的照度分布測試。但單次測試時間較長，隨著AFS的逐步應(yīng)用，測試時間會更長。

2.在線測試解決方案及技術(shù)要求

在線測試技術(shù)可用于前照燈光分布快速檢測。實測了相當于25m配光屏幕照度參數(shù)。利用專門的軟件可得到近、遠兩束光的分布情況。

為了保證較高的測試精度，在線測試系統(tǒng)必須具有先進的硬件和軟件。

(1)良好的光學設(shè)計

對LED大燈進行在線檢測時，既要判斷明暗截止線形態(tài)及位置又要定量檢測照度值。這就給光學設(shè)計及光學器件提出了更高要求，同時也為光學測試提供了依據(jù)。

(2)光度測試設(shè)備的光譜匹配和線性范圍

光度測試設(shè)備是一種重要的光檢測裝置，它的性能好壞直接關(guān)系到檢測結(jié)果是否準確。為了保證照度測試結(jié)果準確，探測器應(yīng)與V（λ）相配。以及光度測量設(shè)備，其動態(tài)范圍應(yīng)至少涵蓋汽車前照燈的燈光光度參數(shù)的范圍。

(3)綜合軟件分析技術(shù)

圖像的處理和分析技術(shù)直接影響對明暗截止線的判斷，尤其是在捕獲的圖像明暗邊界比較模糊的情況下(如圖5b所示)。

a.邊界清晰的圖像

b.邊界模糊的圖像

圖5兩種前照燈的光分布圖像

近光燈光束的光分布測試的另一個難點是HV點的位置判。如圖5所示，該軟件可以通過專業(yè)的算法實現(xiàn)高精度的HV點位置確定，能夠滿足各種汽車前照燈光分布分析的測試要求。

圖6典型前照燈近光燈光束的光分布

為實現(xiàn)在線調(diào)光汽車前照燈，在測試系統(tǒng)中還安裝有自動電機能夠自動完成調(diào)光工作。通過調(diào)節(jié)垂直方向與水平方向，可以使近光燈光束明暗截止線的位置及遠光燈光束最大光強點都能調(diào)節(jié)在標準規(guī)定范圍之內(nèi)。在實際垂直方向上，近光燈光束調(diào)整界面如圖8中，用黃線指示標準規(guī)定極限位置。

a

b

圖7垂直方向近光燈光束的自動調(diào)節(jié)界面

5、總結(jié)

現(xiàn)在，汽車前照燈系統(tǒng)普遍采用LED。區(qū)別于傳統(tǒng)氙氣、鹵素等前照燈,LED汽車前照燈具有固態(tài)照明的特點，且生產(chǎn)線長，導(dǎo)致光學性能差、一致性差。所以控制好每個LED前照燈照明質(zhì)量對保證行車安全至關(guān)重要。在對LED前照燈的性能進行研究與分析的基礎(chǔ)上，本文提出LED組件光度性能的在線測試技術(shù)及配光測試解決方案。該在線測試與調(diào)整系統(tǒng)通過精密光學與機械設(shè)計及配有專業(yè)圖像處理軟件可確保較高精度測試。