LED車燈輕量化技術(shù)自身采用了現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法和更有效的措施對(duì)車燈優(yōu)化設(shè)計(jì)或采用新材料以盡量保證車燈的各種性能。在規(guī)定達(dá)標(biāo)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(dá)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(jì)結(jié)構(gòu)
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上, 主要涉及到以下3種措施來(lái)達(dá)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(xué)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(qiáng)筋數(shù)量和部件拆分?jǐn)?shù)量為設(shè)計(jì)變量,使其在各種工況下均達(dá)到強(qiáng)度和剛度要求、以振動(dòng)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(biāo)函數(shù)建立優(yōu)化模型。
車燈形狀的優(yōu)化是通過(guò)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(duì)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(wèn)題。
但對(duì)于當(dāng)前具有復(fù)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(shí)很難采用參數(shù)來(lái)描述幾何外形, 因此無(wú)法將其轉(zhuǎn)換為尺寸優(yōu)化問(wèn)題。
對(duì)這種情況, 目前廣泛采用不需要尺寸參數(shù)的無(wú)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(guò), 對(duì)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(jiàn)表2。這些材質(zhì)都是相對(duì)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(dá)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(duì)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(fēng)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(duì)燈具進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)必須從LED模組結(jié)構(gòu)優(yōu)化入手來(lái)實(shí)現(xiàn)減重。對(duì)鹵素前照燈來(lái)說(shuō),鹵素前照燈的品質(zhì)主要來(lái)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(lái)降低品質(zhì)。
對(duì)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(dòng)高度調(diào)節(jié)等對(duì)應(yīng)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(dá)到最優(yōu),必須以以上各部件材料為突破點(diǎn),盡量使用相對(duì)輕質(zhì)材料,同時(shí)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(yīng)的結(jié)構(gòu)也應(yīng)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(tái)以及相應(yīng)的加強(qiáng)筋, 來(lái)保證打螺釘區(qū)域的強(qiáng)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(dāng)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(duì)應(yīng)零件部分區(qū)域厚度會(huì)隨之變大,零件質(zhì)量會(huì)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(duì)于車燈輕量化設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
鍍鋁工藝可分為全部鍍鋁與局部鍍鋁兩種,當(dāng)鍍鋁面反射率達(dá)到要求時(shí),對(duì)鍍鋁層厚度進(jìn)行適當(dāng)控制,選擇局部鍍鋁工藝,這對(duì)于減少鍍鋁工藝給車燈質(zhì)量帶來(lái)的影響是有意義的。
當(dāng)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(shí),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(huì)增加。因此,選用適當(dāng)?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(duì)車燈技術(shù)來(lái)說(shuō),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(diǎn)就是光學(xué)性能得到了提高,并且不存在注塑件耐熱等問(wèn)題。但是這類光源結(jié)構(gòu)比較復(fù)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(yuǎn)光LED模組將成為車燈減重過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前Philips公司正致力于普及,在燈泡座上設(shè)計(jì)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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