资讯丨汽车车灯轻量化技术研究
国际汽车照明联盟
2021-12-17 10:22
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LED车灯轻量化技术本身所使用的是现代化的设计方法, 以及较为高效的措施来针对车灯进行优化设计, 或者是采取新的材料来尽可能确保车灯各项性能。在法规符合标准的情况下, 尽可能地使汽车车灯产品自身的质量大幅度降低, 以便汽车车灯能够在环保、 降耗、 减重、 安全等多方面都做到最好。


车灯轻量化技术优化方向如图2所示。
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  1. 合理设计结构

在结构设计上, 主要涉及到以下3种措施来达到LED车灯轻量化的目的:



结构尺寸优化是汽车轻量化优化最为成熟的一种方法。它一般以车灯零部件的壁厚、 加强筋的数目以及零件的拆分数目作为设计变量来进行优化, 以满足不同工况下的强度、 刚度、 振动和其他关键性能作为约束条件, 以结构质量最小为目标函数来构建优化模型。


车灯形状的优化是通过改变车灯结构的整体或局部外形, 使得结构受力更加均匀, 从而更加充分地利用材料。通常而言, 车灯形状优化的方法主要有两种: 


对这种情况, 目前广泛采用不需要尺寸参数的无参形状优化方法。但这种方法目前还只是在车身上使用过, 对汽车灯具还并未涉及。


2. 优化车灯的材料


当前车灯所使用注塑件材料主要有PC、 PMMA、PBT、 BMC等, 如表2所示。 这几种材料都属于比较轻质的材料, 密度均在1.5以下, 单纯从注塑件产品来看, 实现灯具的轻量化改善空间不大。


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在LED前照灯中, 采用的LED模组尺寸都相对较大, 该模组是由金属件、 玻璃件等构成, 而模组本身带有很多的金属散热片, 甚至是风扇结构, 这些结构的材料一般都是密度较大的材料。 


要实现灯具的轻量化设计, 就需要从LED模组的结构优化着手, 以达到减重的目的。对于卤素前照灯, 其质量主要来自于金属件比如支架, 尽量减少金属零件的数目, 或者采用其他非金属材料零件, 达到减轻质量的目的。 


对于氙气前照灯, 由于其车灯光源的光通量大, 相应的附属装置比如水平调节、 自动高度调节也会相应配备, 另外, 由于自身有镇流器这样的电子件, 因此质量也会增加很多。要优化车灯的质量, 就需要从上述零件的材料作为突破口, 在满足自身的关键性能的前提下,尽可能采用比较轻质的材料。


3. 优化车灯的工艺


车灯的工艺主要有注塑、 镀铝、 焊接、 固定、装配等。车灯所需的工艺不同,相应的结构也应有很大的差异。比如,采用螺钉固定的方式, 就需要相关的固定凸台以及相应的加强筋, 来保证打螺钉区域的强度。而螺钉本身是金属零件, 其质量要比普通塑料制品要高。 


注塑工艺目前比较流行的有双色、 三色甚至更多。零件注塑颜色的增多, 相应的零件某些区域的厚度也将增加, 零件的质量也因而增加, 因此, 在满足造型需求的前提下, 尽量减少注塑的层数, 对车灯的轻量化设计具有重要意义。


镀铝工艺主要可以分为全部镀铝和局部镀铝,在满足镀铝面反射率的前提下,适当控制镀铝层 的 厚度,并选用局部镀铝的方式,对降低镀铝工艺对车灯质量的影响具有一定的意义。 


当采用不同的焊接方式, 如热板焊接、 超声波焊接或激光焊接,甚至采用涂胶工艺时,焊接区域的结构是不同的。有些焊接工艺需要比较大而宽的产品焊接脚,在这种情况下,灯的质量也会增加。因此,选用适当的焊接方式,也可以降低车灯的质量。


4. 采用新的车灯技术


对于车灯技术而言,目前比较流行的是:LED光源模组, 使用这种光源最大的好处是光学性能的改善, 而且不会有注塑件的耐热问题。但这种光源的结构相对较为复杂, 模组质量也较大, 需要对相关的支架进行优化, 以降低灯具的质量。


车灯的下一代光源激光LED光源和OLED或者开发更小功率的近远光LED模组, 将是车灯减重的重要措施。目前Philips公司正在努力推广, 将LED电路设计成灯泡座的结构, 对降低车灯的质量也具有重要作用。


信息来源:通用技术