DOI:1019466/jcnki1674-1986201809020
张静,冯严霄,松,覃延明,张俊东,曹钟,陈一高,田祥敏
(重庆车辆检测研究院有限公司,重庆401122)
摘要:介绍了LED道路照明类车灯的特点以及UV辐射的危害,在此基础上,重点对比分析了ECE标准和GB标准对于道路照明类车灯UV辐射测试要求的区别,阐述了GB标准对于LED道路照明类车灯UV辐射测试标准中存在的不足及发展趋势,为我国LED道路照明类车灯的研发以及汽车灯具标准整合简化工作提供参考。
关键词:LED;道路照明类车灯;UV辐射;ECE标准;GB标准
中图分类号:U461 文献标志码:B 文章编号:1674-1986(2018)09-084-04
LED道路照明类车灯UV辐射测试要求对比分析
betweenECEStandardsandGBStandardsforUVradiationtestrequirementswereanalyzedemphatically.TheshortcomingsandthedevelopmentLEDroadilluminationlampsandsimplificationofautomobilelampsstandard.
Keywords:LED;Roadilluminationlamps;UVradiation;ECEStandards;GBStandards
性能非常好。
(2)节能环保。LED在低电压小电流的条件下就能够获得足够亮度,其耗电量仅为相同亮度白炽灯的10%~20%;LED光源中不含危害人体健康的汞,生产过程和废弃物不会造成环境污染。
(3)响应速度快。与白炽灯相比,LED灯的响应时间已经达到了几十纳秒,这样快速点亮可以有效帮助驾驶,从而减少交通事故的发生。
Abstract:ThecharacteristicsofroadilluminationlampsandtheharmofUVradiationwereintroduced.Onthisbasis,thedifferences
ZHANGJing,FENGYanxiao,LIUQingsong,QINYanming,ZHANGJundong,
CAOZhong,CHENYigao,TIANXiangmin
(ChongqingVehicleTest&ResearchInstituteCo.,Ltd.,Chongqing401122,China)
ComparativeAnalysisofUVRadiationTestRequirementsofLED
RoadIlluminationLamps
trendofGBstandardsformeasuringUVradiationofLEDroadilluminationlampswerealsoelaborated,whichprovidesreferenceforresearchon
0 引言
随着汽车工业的迅猛发展,LED光源技术已经日趋成熟,是世界上公认的21世纪尖端科学技术。目前车辆外部的信号灯已广泛采用LED,甚至对亮度要求很高的道路照明类车灯也开始使用LED[1]。随着白光LED应用的普及,人们对于白光LED车灯在实际应用中的可靠性要求也越来越高,光源辐射对人类和生物的安全性也愈受关注。由于白光LED车灯的实现方法通常会存在紫外泄漏的现象[2],因此对于使用LED道路照明类车灯的UV辐射的评估显得至关重要,而开展UV辐射测试标准的研究是解决该问题的必要前提。
(4)体积小。小巧的LED可使汽车风格的设计更加自由、多样化,从而使车型更加时尚,这对于汽车造型和内部零件布置具有重要意义[1,3]。
同时,LED道路照明类车灯也具有明显的缺点。(1)LED车灯比普通车灯成本高。(2)LED道路照明类车灯散热性不好,散热处理不好容易光衰,影响车灯使用寿命。(3)产品质量参差不齐,由于制作工艺的原因,前照灯、前雾灯明暗截止线附近光色易泛蓝,也容易产生紫外、蓝光等辐射危害。
1 LED道路照明类车灯的特点
11 LED道路照明类车灯的优缺点
为明显的优势。
卤素灯、氙气灯出现的时间晚,但相对于上述光源有着许多较
(1)寿命长、抗震性好。LED的使用寿命理论上可达5万500h左右,并且LED车灯的使用寿命一般都要超过汽车本身的寿命。另外,LED的基本结构中没有易损可动部件,故抗震
收稿日期:2018-05-07
基金项目:重庆市质量技术监督局资助项目(CQZJKY2015005)
LED于20世纪九十年代开始应用于产品之中,比白炽灯、
小时,实际寿命也可达2万小时,而普通的卤素灯泡仅为150~
12 LED道路照明类车灯UV辐射的危害
121 对生物的危害
随着电光源的广泛应用,光源辐射对生物的安全性也愈受
作者简介:张静(1990—),男,硕士,主要从事车辆灯具标准及试验研究。E⁃mail:cjzhangjing@cmhkcom。
关注,尤其是紫外辐射对于人类皮肤和眼睛的影响[4]。由于目前LED道路照明类车灯生产工艺的特殊性,LED道路照明类车灯的紫外辐射对于行人和驾驶员自身的安全不容忽视。由于光学作用,180~420nm的紫外辐射容易导致人眼光致角膜炎;290~325nm的紫外线与人眼光化学作用,可引起人眼晶状体浑浊,引起人眼白内障;180~420nm的紫外线对皮肤红斑造成影响,导致皮肤发红变黑,甚至引发皮肤癌[5]。
122 对车灯光学组件的危害
射提出要求[6]。
2 LED道路照明类车灯UV辐射测试标准
道路照明类车灯主要分为前照灯、前雾灯以及汽车用角灯。以下就ECE车灯标准和GB车灯标准中涉及道路照明类车灯UV辐射的测试要求进行对比分析。
21 ECE道路照明类车灯标准
项,详见表1。引用标准ECER37《关于批准用于已获批准的机动车及其挂车灯具的灯丝灯泡的统一规定》对卤素灯泡的UV辐射提出要求,引用标准ECER99《关于批准用于已获批准的机动车气体放电灯的气体放电光源的统一规定》对气体放电灯泡的UV辐射作出规定。ECER98针对气体放电光源的前照灯中含有LED光源模块的前照灯的UV辐射提出要求,ECE类车灯的LED光源模块的UV辐射提出要求。
R19、ECER112、ECER113和ECER123分别对LED道路照明
ECE车灯标准中涉及道路照明类车灯UV辐射标准有16
前大灯塑料透光部件若长期暴露在紫外辐射下,将导致分
子链在吸收紫外线的能量之后出现断链,从而发生降解现象,通常表现为变黄褪色、力学性能下降、物理性质改变、光泽度下降、透明度下降、味道变重等。若道路照明类车灯LED模块的紫外辐射过大,容易导致灯具内部光学塑料组件,特别是透射、反射部件材料的物理特性产生变化,容易出现裂纹、变形、(涂层)剥离等缺陷,失去原有的光学性能,从而影响正常驾驶。因此为了保证灯具内塑料材料的透光零件可以经受光源的UV辐射,大多数道路照明类车灯标准都对光源的UV辐
表1 ECE道路照明类车灯标准
标准号ECER1ECER5ECER8ECER19ECER20ECER31ECER56ECER57ECER72ECER76ECER82ECER112ECER113ECER119ECER123ECER98
标准名称
关于批准发射非对称近光和/或远光并装用R2和/或HS1类灯丝灯泡的机动车前照灯的统一规定关于批准发射不对称近光和/或远光并装有卤素灯丝灯泡(H1、H2、H3、HB3、HB4、H7、H8、H9、HIR1、
HIR2和/或H11)的机动车前照灯的统一规定
关于批准机动车前雾灯的统一规定
关于批准发射欧洲不对称近光和/或远光的机动车封闭式前照灯(SB)的统一规定
关于批准发射非对称近光和/或远光并装有卤素灯丝灯泡(H4灯泡)的机动车前照灯的统一规定
关于批准发射欧洲非对称近光和/或远光的机动车封闭式前照灯(SB)的统一规定
关于批准轻便摩托车以及类似车辆前照灯的统一规定关于批准摩托车以及类似车辆前照灯的统一规定
关于批准发射非对称近光和远光并装有卤素灯(HS1灯)的摩托车前大灯统一规定
关于批准装有卤素灯丝灯泡(HS2)的轻便摩托车前照灯的统一规定
关于批准发射非对称近光和/或远光并装用灯丝灯泡和/或LED模块的机动车前照灯的统一规定
关于批准发射对称远光和或近光和装有白炽灯泡的机动车前照灯的统一规定
关于批准机动车辆自适应前照灯系统(AFS)的统一规定
关于批准机动车角灯的统一规定
关于批准装用气体放电光源的机动车前照灯的统一规定关于批准发射远光和近光的轻便摩托车前照灯的统一规定
400nm两段进行测试,以5nm间距进行计算,分别要求k1≤2×10
-4
ECER37对卤素灯泡的UV辐射分为250~315nm和315~UV辐射的计算间隔为1nm,要求kUV≤10
W/lm和k2≤2×10
-6
-5
要求对气体放电光源的前照灯内部装有塑料材料的光学组件进行抗UV辐射试验,并且对含有LED光源模块的前照灯的UV辐射进行测试。ECER98与ECER19、ECER112、ECER113和ECER123对灯具装用LED光源模块的UV辐照的要求是相
W/lm。ECER99对气体放电光源的
W/lm。ECER98
同的,以1nm作为计算间距,要求kUV≤105W/lm。ECE道路
-照明类车灯标准UV辐射测试要求区别详见表2。
表2 ECE标准UV辐射测试要求
光源类型
标准号
UV限值/(W·lm)
-1
k1=
卤素灯泡
ECER37
k2=
km
∫∫
780380
∫∫
计算间隔/nm
400315
Ee1(λ)dλ
Ec1(λ)ν(λ)dλEe1(λ)dλ
-
≤2×104
315250
5
-
≤2×106
km
780380
Ee1(λ)ν(λ)dλ
气体放电光源ECER99
kuv
∫E(λ)S(λ)dλ=≤10k∫E(λ)ν(λ)dλ
400250
e1
m
780380
c1
-5
1
LEDECER112、ECER113、
ECER123
ECER98、ECER19、
kuv
注:Ee1(λ)为辐射通量的光谱分布,W/nm;ν(λ)为光谱发光效率,l;λ为波长,nm;km为光辐射当量,683lm/W;Ec(λ)为发光光谱能量,W;S(λ)为光谱(效应)权重函数,l。
∫E(λ)S(λ)dλ=≤10k∫E(λ)ν(λ)dλ
400250
e
m
780380
c
-5
1
除了ECER37对卤素灯泡的UV辐射计算没有引进光谱加权函数以外,其余标准中对UV辐射计算都引用了加权函数S(λ),可以通过查找UV辐射光谱权重表得出。UV辐射光谱权重表依据270nm为典型值[即S(λ)=1],其他波长UV辐射光谱权重值是每间隔5nm给出,依据UV辐射光谱权重值以内插值代替。同时,LED模块和气体放电光源的UV辐射测试限值和计算间隔高度一致,可见ECE道路照明类车灯标准中对光源UV辐射测试要求的统一性比较好。
电性能要求》对卤素灯泡和放电灯泡的UV辐射提出要求,GB25991-2010、GB/T30036-2013、GB4660-2016和GB19152-道路照明类车灯标准UV辐射测试要求区别详见表4。
2016分别对灯具装用LED光源模块的UV辐射作出规定。GB
引用标准GB157661-2008《道路机动车辆灯泡尺寸、光
GB157661-2008对于卤素灯泡的UV辐射要求与ECER37中的要求一致,GB157661-2008中对于气体放电光源的UV辐射要求与ECER99中的要求一致。GB21259-2007与ECER98对于气体放电光源前照灯内部装有塑料光学组件的要求一致,主要区别在于GB21259-2007并未提出对于含有LED模块的前照灯的UV辐射测试要求。
GB25991-2010对应于ECER112中装用LED光源模块前照灯的相关内容。对于LED前照灯内部装有塑料制造的光学组件(含透射、反射部件)时,须进行抗UV辐射试验,试验后样品的表面不应出现裂纹、变形、
LED前照灯使用了低UV辐射型式的LED模块,或者光学组件已使用了抗UV辐射的防护,如使用滤光镜,则不需要进行试验[7]。对于低UV辐射型式的LED前照灯或LED模块的UV辐射要求,GB25991-2010与ECER112中的UV辐射要求限值是相同的,主要区别在于我国汽车用LED前照灯的kUV值的计算间隔要求不超过5nm,而ECE标准要求计算间隔为1nm,体现出ECE标准对于LED模块的UV辐射要求比我国标准更为严格[8]。GB/T30036-2013中对于LED光源模块的UV辐射要求是参照GB25991-2010执行。
(涂层)剥离等缺陷。若
22 GB道路照明类车灯标准
我国灯具标准一般根据欧盟最新标准制定,涉及道路照明
类车灯UV辐射标准有8项,详见表3。
表3 GB道路照明类车灯标准
标准号GB4599-2007GB4660-2016GB19152-2016GB21259-2007GB/T30036-2013GB/T30511-2014GB25991-2010GB5948-1998
标准名称
机动车用前雾灯配光性能汽车用灯丝灯泡前照灯
发射对称近光和/或远光的机动车前照灯
汽车用气体放电光源前照灯汽车用自适应前照明系统汽车用角灯配光性能汽车用LED前照灯
摩托车白炽丝光源前照灯配光性能
表4 我国标准UV辐射测试要求
光源类型
标准号
UV限值/(W·lm)
-1
k1=
卤素灯泡
GB15766.1-2008
k2=
km
∫∫
780380
∫∫
400315
计算间隔/nm
ϕλdλ
ϕλν(λ)dλϕλdλ
-
≤2×104
315250
5
-
≤2×106
km
780380
ϕλν(λ)dλ
放电灯泡
GB25991-2010GB19152-2016GB4660-2016
kuv
LED
GB/T30036-2013
kuv
注:ϕλ为辐射通量的光谱分布,W/nm。
∫E(λ)S(λ)dλ=≤10k∫E(λ)ν(λ)dλ
400250
e
m
780380
e
∫ϕS(λ)dλ=≤10k∫ϕν(λ)dλ
400250
λ
m
780380
λ
-5
1≤51
-5
GB4660-2016是以GB4660-2007为基础,主要增加了F3
节上进一步规范化,更具可操作性。
级前雾灯的一般要求、试验方法、检验法则以及装用LED模块或光源发生器的有关规定等,其中对于LED模块或光源发生器的UV辐射的要求与ECER19相同。
GB19152-2016中A级前照灯的技术内容代替GB19152-2003,B级前照灯的技术内容代替GB5948-1998中关于使用S1、S2灯泡或类似的封闭式前照灯的有关规定,同时增加了C、D、E级前照灯的相关技术内容。GB19152-2016对应于ECER113,其中涉及到的低UV辐射LED模块或LED前照灯的UV辐射要求相同。
ECE标准要求的限值和计算间隔是相对且统一的,而我国不同标准中对于LED模块的UV辐射计算间隔并未统一。同时可以发现,国内外照明类车灯测试标准均未对LED模块的UV辐射测试的测试点和测试距离作出明确规定[8]。
由上述分析可见,对于不同光源类型的UV辐射测试,
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3 结束语
LED道路照明类车灯标准对于UV辐射测试要求的统一性不足,并且未对测试角度和测试距离作出明确规定,没有统一的试验方法,导致了UV辐射测试可操作性和保证试验结果一致性上存在缺陷。由此可见,现行LED道路照明类车灯UV辐射测试标准在执行过程中还存在许多问题,但随着汽车灯光标准整合及简化委员会对现行汽车灯具标准的清理评估工作的完成,通过对UV辐射测试技术的研究,现有标准将会在执行细
综上所述,我国标准的制定和更新相对滞后,导致现行