汽车前照灯光谱分布差异对回复反射器光度色度的影响

徐何辰[1]，饶丰[2]，李加[1]，王伟华[1]，邵立君[1]

1.镇江出入境检验检疫局

2.常州工学院光电工程学院

近年来，汽车工业发展迅速，对汽车照明的要求也越来越高，随着新型发光材料的探索、光学设计水平的提高，HID、LED等新型光源被广泛的应用于汽车照明。由于HID、LED与卤素灯相比，其发光机理的不同导致光谱差异较大，光谱功率分布的差异将直接影响回复反射器的光度和色度。而现行的回复反射器检测标准GB11564—2008或ECER3中的标准光源A已不能全面、准确的代表汽车前照灯的应用现状和发展趋势。目前研究者目光主要集中在LED前照灯配光、驱动电路、散热性等自身特性方面，对于更换新型光源所带来的被动影响还未见报道。

本实验以传统卤素灯H1、H7，D2S和LED汽车前照灯为研究对象，测量回复反射器光谱反射率曲线和汽车前照灯光谱功率分布，计算不同汽车前照灯照射下，回复反射器的发光强度系数和色坐标并进行比较。

根据GB11564—2008《 机动车回复反射器》，发光强度系数(CIL(Coefficient of Luminous Intensity)值)和色度是回复反射器最主要的检测参数。具体的检测方法为：在暗室内，用色温为2856K的标准光源A照射到回复反射器上，配合配光转台，在观察角α=20′和1°30′时不同照射角下测量反射光，反射光强度与回复反射器照度的比值称为发光强度系数或简称为CIL值，单位为mcd/lx，反射光的颜色即为回复反射器的色度，反射器光度测试如图1所示。

图1反射器的光度测试

实验选择4种目前市场上常见的汽车前照灯光源：H1、H7、D2S和LED。每种光源都采用点亮1小时，熄灭1小时的循环方式老练168小时。老练后，分别在积分球内测量光源光谱，其归一化光谱功率分布如图2所示，主要参数见表1所示。

结合图2和表1可知：H1、H7和标准光源A的光谱在可见光范围内为连续谱，辐射强度随波长的增大呈上升趋势，它们的各项参数以及光谱功率分布差异都很小。D2S具有多个发射峰，与标准光源A相比色温较高，显色指数为73。LED白光由蓝光和蓝光激发的黄光叠加而成，由于含有较多的蓝光成分和较少的红光成分，其色温达到了6540K，色坐标偏向蓝色区域，显色指数只有70。

图2 汽车前照灯光源相对光谱功率分布

回复反射器一共有三种颜色，分别为白色、琥珀色和红色。本实验每种颜色选用一块作为试样进行研究分析。在暗室中，根据GB11564-2008的要求安装并调整回复反射器，打开照射光源，待光源稳定后用光谱仪测量照射光的光谱，在观察角α为20′，照射角β为V=H=0°(白色反射器β为V=±5°，H=0°)时测量反射光的光谱。将反射光光谱除以照射光光谱后归一化可得到三种颜色回复反射器光谱反射率曲线，如图3所示。

从图3中可知，白色反射器除380nm~420nm的部分蓝光外，对所有光的反射率都很高，反射率随着波长的增加先增大后减小，在650nm处达到峰值，各波段反射率差异较小。琥珀色和红色反射器完全吸收短波长部分光谱，琥珀色反射器在520nm，红色反射器在580nm处反射率曲线快速上升至90%后平稳增大至100%。

图3 三种颜色回复反射器光谱反射率曲线

根据GB 11564—2008《机动车回复反射器》的定义，发光强度系数(CIL值)可用式（1）表示：

由公式（3）可知，反射器CIL值受照射光源光谱和反射器光谱反射率曲线叠加的影响。由于白色反射器光谱反射率比较均匀，CIL值受照射光源光谱影响较小，与标准光源A相比，在四种汽车前照灯光源照射下，CIL值偏差小于1.5%。H1、H7和标准光源A之间的光谱差异很小，对三种颜色反射器CIL值的影响均小于3%。D2S和LED对红色反射器CIL值影响较大，相比于标准光源A分别只有68.22%和54.61%，这主要是因为D2S和LED中含有的红光部分较少。

反射器反射光的颜色称为反射器的色度。表3给出了不同光源照射下，三种颜色反射器反射光的色坐标。图4给出了标准光源A、D2S和LED照射下琥珀色和红色反射器反射光的相对光谱。

由图4可以看出照射光源光谱差异对琥珀色和红色反射器影响较大，相比于标准光源A，在D2S和LED照射下，琥珀色反射器的反射光含有较多的绿光成分而红光成分较少，红色反射器的反射光含有较多的黄光和较少的红光。结合GB4785—2007中对颜色的要求分析发现：在D2S和LED照射下，琥珀色和红色反射器的色坐标均不满足国标要求而在标准光源A、H1或H7照射下，其色坐标却均符合国标要求。

这就表明光源光谱严重影响反射器的色度，在D2S或LED汽车前照灯照射下，原来的琥珀色反射器会偏绿而原来的红色反射器会偏黄，这势必影响驾驶员的实际判断从而造成安全隐患。

为了比较汽车前照灯光谱分布差异对回复反射器光度色度的影响，本实验测量了四种汽车前照灯光谱分布和三种颜色回复反射器光谱反射率曲线，通过计算得到不同光源照射下回复反射器的CIL值和色坐标。

研究表明：白色反射器光谱反射率曲线较均匀，光源光谱差异对回复反射器的影响很小；传统卤素灯H1、H7和标准光源A由于发光机理相同，光谱功率分布差异很小，对回复反射器的影响也很小，采用标准光源A能够较好的反映汽车卤素前照灯的光谱特性；D2S或LED与标准光源A相比，其发光机理的不同导致光谱差异很大，对琥珀色和红色反射器的光度和色度影响较大，若仍以标准光源A来代表新型汽车前照灯光源将存在一定的偏差。该研究对LED汽车前照灯、回复反射器的设计和检测具有重要意义。

引用格式：徐何辰，饶丰，李加，等 汽车前照灯光谱分布差异对回复反射器光度色度的影响[J]. 照明工程学报，2016,27（2）：21-24.

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