LED車燈輕量化技術(shù)自身采用了現(xiàn)代化設(shè)計方法和更有效的措施對車燈優(yōu)化設(shè)計或采用新材料以盡量保證車燈的各種性能。在規(guī)定達標的前提下盡量使汽車車燈產(chǎn)品本身的品質(zhì)大大下降,使汽車車燈在環(huán)保,降耗,減重和安全諸多方面達到最優(yōu)。
車燈輕量化技術(shù)優(yōu)化方向如圖2所示。
1. 合理設(shè)計結(jié)構(gòu)
在結(jié)構(gòu)設(shè)計上, 主要涉及到以下3種措施來達到LED車燈輕量化的目的:
結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化
車燈形狀優(yōu)化
多學科優(yōu)化
結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化是汽車輕量化優(yōu)化中最成熟的一種方法。其通常是將車燈零部件壁厚,加強筋數(shù)量和部件拆分數(shù)量為設(shè)計變量,使其在各種工況下均達到強度和剛度要求、以振動等關(guān)鍵性能為約束,將結(jié)構(gòu)質(zhì)量的最小值作為目標函數(shù)建立優(yōu)化模型。
車燈形狀的優(yōu)化是通過改變車燈結(jié)構(gòu)的整體或局部外形, 使得結(jié)構(gòu)受力更加均勻, 從而更加充分地利用材料。通常而言, 車燈形狀優(yōu)化的方法主要有兩種:
對于比較規(guī)則的幾何外形結(jié)構(gòu), 可以將結(jié)構(gòu)的幾何外形參數(shù)化, 從而將形狀優(yōu)化轉(zhuǎn)化為尺寸優(yōu)化問題。
但對于當前具有復雜造型的車燈而言, 車燈本身具有更多不規(guī)則的幾何外形, 此時很難采用參數(shù)來描述幾何外形, 因此無法將其轉(zhuǎn)換為尺寸優(yōu)化問題。
對這種情況, 目前廣泛采用不需要尺寸參數(shù)的無參形狀優(yōu)化方法。但這種方法目前還只是在車身上使用過, 對汽車燈具還并未涉及。
2. 優(yōu)化車燈的材料
目前車燈采用的注塑件材料包括PC,PMMA,PBT,BMC,見表2。這些材質(zhì)都是相對較輕的材質(zhì),其密度小于1.5,僅就注塑件產(chǎn)品而言,要達到燈具輕量化的提升空間很小。
在LED前照燈中, 采用的LED模組尺寸都相對較大, 該模組是由金屬件、 玻璃件等構(gòu)成, 而模組本身帶有很多的金屬散熱片, 甚至是風扇結(jié)構(gòu), 這些結(jié)構(gòu)的材料一般都是密度較大的材料。
為了對燈具進行輕量化設(shè)計必須從LED模組結(jié)構(gòu)優(yōu)化入手來實現(xiàn)減重。對鹵素前照燈來說,鹵素前照燈的品質(zhì)主要來源于金屬件如支架等,最大限度地減少金屬零件數(shù)量或使用其他非金屬材料零件來降低品質(zhì)。
對氙氣前照燈而言,因其車燈光源光通量較大,水平調(diào)節(jié),自動高度調(diào)節(jié)等對應附屬裝置都將隨之裝備,此外,因其本身具有鎮(zhèn)流器等電子件而使品質(zhì)提高不少。為了使車燈質(zhì)量達到最優(yōu),必須以以上各部件材料為突破點,盡量使用相對輕質(zhì)材料,同時滿足其關(guān)鍵性能。
3. 優(yōu)化車燈的工藝
車燈的工藝主要有注塑、 鍍鋁、 焊接、 固定、裝配等。車燈所需的工藝不同,相應的結(jié)構(gòu)也應有很大的差異。比如,采用螺釘固定的方式, 就需要相關(guān)的固定凸臺以及相應的加強筋, 來保證打螺釘區(qū)域的強度。而螺釘本身是金屬零件, 其質(zhì)量要比普通塑料制品要高。
注塑工藝在當前較為盛行的是雙色,三色,乃至更多的工藝。零件注塑顏色變多,對應零件部分區(qū)域厚度會隨之變大,零件質(zhì)量會因此變大,所以,滿足造型需求,最大限度地減少注塑中層數(shù)對于車燈輕量化設(shè)計至關(guān)重要。
鍍鋁工藝可分為全部鍍鋁與局部鍍鋁兩種,當鍍鋁面反射率達到要求時,對鍍鋁層厚度進行適當控制,選擇局部鍍鋁工藝,這對于減少鍍鋁工藝給車燈質(zhì)量帶來的影響是有意義的。
當采用不同的焊接方式, 如熱板焊接、 超聲波焊接或激光焊接,甚至采用涂膠工藝時,焊接區(qū)域的結(jié)構(gòu)是不同的。有些焊接工藝需要比較大而寬的產(chǎn)品焊接腳,在這種情況下,燈的質(zhì)量也會增加。因此,選用適當?shù)暮附臃绞?,也可以降低車燈的質(zhì)量。
4. 采用新的車燈技術(shù)
對車燈技術(shù)來說,現(xiàn)在較為熱門的就是:LED光源模組了,采用這類光源最重要的優(yōu)點就是光學性能得到了提高,并且不存在注塑件耐熱等問題。但是這類光源結(jié)構(gòu)比較復雜,模組質(zhì)量比較大,相關(guān)支架還需優(yōu)化才能減輕燈具質(zhì)量。
車燈新一代光源——激光LED光源與OLED或研制出功率較低的近遠光LED模組將成為車燈減重過程中的一個重要環(huán)節(jié)。當前Philips公司正致力于普及,在燈泡座上設(shè)計LED電路的構(gòu)造在減輕車燈質(zhì)量方面也起著舉足輕重的作用。
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