文/卜偉理 王 瑋 王玲燕

【機(jī)動(dòng)車專欄】

基于CIE 188自適應(yīng)前照明系統(tǒng)配光評(píng)價(jià)的研究

文/卜偉理 王 瑋 王玲燕

本文介紹了一種將CIE 188技術(shù)報(bào)告內(nèi)容應(yīng)用于自適應(yīng)前照明系統(tǒng)（AFS）的配光評(píng)價(jià)方法。它按照CIE 188對(duì)AFS各模式功能分別進(jìn)行配光試驗(yàn)，隨后在評(píng)價(jià)時(shí)，根據(jù)各模式的功能差異，只挑選符合該功能模式特性的評(píng)價(jià)項(xiàng)進(jìn)行評(píng)分，最終形成一個(gè)綜合得分。由于AFS系統(tǒng)的遠(yuǎn)光燈功能與傳統(tǒng)前照燈相同，本文所研究的配光評(píng)價(jià)內(nèi)容僅限于近光燈功能。

前照燈 自適應(yīng)前照明系統(tǒng) CIE188 配光評(píng)價(jià)

由國際照明委員會(huì)（CIE） 技術(shù)委員會(huì)（TC-45）與聯(lián)合國機(jī)動(dòng)車照明和光信號(hào)布魯塞爾專家工作組（GTB）共同合作完成，于2010年發(fā)布的CIE 188 《汽車前照明系統(tǒng)配光評(píng)價(jià)方法》技術(shù)報(bào)告，為傳統(tǒng)前照燈的配光評(píng)價(jià)提供了一套客觀且有效的試驗(yàn)方法，但從目前的實(shí)際情況來看，它并不能完全適用于AFS等新型前照燈系統(tǒng)。CIE 188評(píng)價(jià)方法主要適用于單一靜態(tài)光型，對(duì)于同時(shí)含有多種近光光型的AFS，沒有有效完善的綜合評(píng)分方式。

一、CIE 188前照燈配光評(píng)價(jià)方法

我國前照燈配光相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了前照燈配光的最低要求，可對(duì)產(chǎn)品配光進(jìn)行合格與否的定性判斷，但其試驗(yàn)方法無法對(duì)配光效果進(jìn)行定量的評(píng)價(jià)。

近光燈的主要作用是提供照明并避免眩目，CIE 188的評(píng)價(jià)方式與之對(duì)應(yīng)，且具體直觀，分別以照明距離和寬度來表述照明效果，并以眩目區(qū)域的加權(quán)光通量來反映眩目程度。根據(jù)評(píng)級(jí)區(qū)域和內(nèi)容的不同，共分為7項(xiàng)評(píng)價(jià)試驗(yàn)項(xiàng)目（見表1）。

表1 CIE 188中的近光燈配光評(píng)價(jià)試驗(yàn)項(xiàng)目

CIE 188相關(guān)研究源于歐洲，其中所有試驗(yàn)驗(yàn)證均基于ECE法規(guī)，試驗(yàn)方法適用各標(biāo)準(zhǔn)體系的不同前照燈產(chǎn)品，包括傳統(tǒng)前照燈的進(jìn)化產(chǎn)品AFS。但因AFS的近光可能擁有4個(gè)或更多的光型，如何對(duì)多個(gè)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)或評(píng)分，CIE 188中并沒有規(guī)定。

二、AFS功能簡介

AFS是傳統(tǒng)前照燈近光功能的延伸。傳統(tǒng)近光燈的光型固定不變，而AFS可根據(jù)車速和道路環(huán)境的不同來調(diào)整自身的配光方式，提高駕駛安全和舒適性。參照目前國內(nèi)外主要的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，AFS可具有4種不同的照明近光模式：C級(jí)（基礎(chǔ)照明模式）、V級(jí)(城市道路照明模式)、E級(jí)(高速道路照明模式)、W級(jí)(惡劣天氣照明模式)。此外，AFS的每種模式可同時(shí)具備動(dòng)態(tài)彎道照明和靜態(tài)彎道照明功能。

具備C級(jí)模式和附加模式V、E、W級(jí)中至少一種模式的近光燈，才可以稱為AFS。目前市場上，大量“傳統(tǒng)近光燈+彎道照明”的前照燈嚴(yán)格意義上來說并不屬于AFS，但由于其具有和AFS相同的彎道照明實(shí)現(xiàn)方式，因此，本文也將其作為研究對(duì)象。

三、使用CIE 188對(duì)AFS進(jìn)行配光評(píng)價(jià)

從CIE 188的評(píng)價(jià)項(xiàng)目來看，區(qū)域A、B、C是對(duì)于近光照射距離的評(píng)價(jià)，區(qū)域D和E是對(duì)近光照射寬度的評(píng)價(jià)。CIE 188的配光試驗(yàn)方法適用于AFS的各個(gè)模式和功能。C級(jí)、V級(jí)、E級(jí)、W級(jí)、彎道照明均可以和普通近光燈一樣，使用CIE 188方法來進(jìn)行試驗(yàn)。

TC-45基于CIE 188方法對(duì)AFS的配光評(píng)價(jià)，提出了如下建議：

① C級(jí)模式作為AFS的默認(rèn)模式，適用于任何情況，所有評(píng)價(jià)項(xiàng)目均適用于C級(jí)模式；

② E級(jí)模式側(cè)重照明距離，優(yōu)勢項(xiàng)目包括區(qū)域A、區(qū)域C，同時(shí)也需要評(píng)價(jià)光通量和眩目值；

③ V級(jí)模式側(cè)重照明寬度，優(yōu)勢項(xiàng)目包括區(qū)域D、區(qū)域E，同時(shí)需評(píng)價(jià)眩目值；

④ 靜態(tài)彎道照明，用于車輛前方近距離的補(bǔ)充照明，優(yōu)勢項(xiàng)目包括區(qū)域E，同時(shí)需評(píng)價(jià)光通量。

⑤ 對(duì)于動(dòng)態(tài)彎道照明功能，主要評(píng)價(jià)項(xiàng)目包括區(qū)域C和眩目值。動(dòng)態(tài)彎道照明一般實(shí)現(xiàn)方式是根據(jù)車輛在彎道上的行駛軌跡自動(dòng)旋轉(zhuǎn)近光燈模塊來實(shí)現(xiàn)，即根據(jù)道路彎曲程度自動(dòng)旋轉(zhuǎn)整個(gè)近光光型，相關(guān)研究結(jié)果表明，彎道照明光束在區(qū)域C上的得分基本近似該模塊，作為C級(jí)模式在區(qū)域A上的得分，而彎道照明光束的眩目值近似等于該C級(jí)近光眩目值的0.65倍。

由于目前的AFS產(chǎn)品很少配備針對(duì)惡劣天氣的W級(jí)模式，因此，暫不對(duì)W級(jí)模式進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表1中的每個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目均按AFS的上述5種模式或功能組成等比例均分，即AFS每種功能模式各給予20%的評(píng)分系數(shù)。但若有模式不適用于該項(xiàng)評(píng)分，則其評(píng)分系數(shù)由C級(jí)模式承擔(dān)。這與AFS的模式選擇邏輯也是一致的，C級(jí)模式作為默認(rèn)模式在任何條件下都適用，若某路況條件不適用任何模式，系統(tǒng)會(huì)默認(rèn)切換至C級(jí)模式。例如，在區(qū)域A中C級(jí)模式占80%的評(píng)分系數(shù)。

綜上所述，AFS各模式主要評(píng)價(jià)項(xiàng)目及其評(píng)分系數(shù)見表2。表3為TC-45使用此方法對(duì)同時(shí)具備5種功能模式的AFS樣品的評(píng)價(jià)結(jié)果。

從表3來看，對(duì)于AFS各功能模式，若簡單地使用“平均法”（即將AFS的5種功能模式得分相加后除以5），從與C級(jí)模式得分相比所提高的百分比來看，提升量都相當(dāng)微弱，有些評(píng)分甚至下降，無法反映實(shí)際使用中AFS的優(yōu)勢。但若使用“系數(shù)法”（如表2），則得分有很大提高。

表2 AFS各模式配光主要評(píng)價(jià)項(xiàng)目及其評(píng)分系數(shù)

表3 全功能AFS產(chǎn)品配光評(píng)級(jí)得分

但TC-45提出的這一方法（見表2）和范例（見表3），是基于具備全部5種功能模式的AFS產(chǎn)品。而從目前市場，特別是我國汽車市場來看，同時(shí)具備這5種模式的AFS產(chǎn)品非常少，絕大多數(shù)AFS產(chǎn)品除具備C級(jí)模式外，一般僅增加了E級(jí)模式和彎道模式。事實(shí)上，很多以AFS功能為賣點(diǎn)的汽車產(chǎn)品，僅僅在普通近光燈基礎(chǔ)上增加了彎道照明功能。本文暫把這類不具備完整AFS模式的產(chǎn)品稱為“準(zhǔn)AFS”，通過實(shí)測來驗(yàn)證CIE 188試驗(yàn)方法和“系數(shù)法”評(píng)價(jià)方法對(duì)此類市場占有率較高的準(zhǔn)AFS產(chǎn)品的適用性。

我們對(duì)4套準(zhǔn)AFS產(chǎn)品進(jìn)行了CIE 188的配光試驗(yàn)。樣品數(shù)據(jù)源于試驗(yàn)室認(rèn)證試驗(yàn)，樣品試驗(yàn)結(jié)果見表4～表7。

試驗(yàn)結(jié)果與表3的AFS產(chǎn)品類似，4款準(zhǔn)AFS產(chǎn)品在附加模式的“優(yōu)勢項(xiàng)目”（樣品A－區(qū)域A和區(qū)域C、樣品B－區(qū)域E、樣品C－區(qū)域A和區(qū)域C、樣品D－區(qū)域A和區(qū)域C。）的綜合評(píng)分高于C模式得分，反映了該附加模式的實(shí)際功效，也說明了該評(píng)分方法能很好地應(yīng)用于準(zhǔn)AFS產(chǎn)品。

然而，與表3全功能模式AFS評(píng)分結(jié)果不同，對(duì)于4款準(zhǔn)AFS附加模式的“優(yōu)勢項(xiàng)目”，使用“系數(shù)法”得出的評(píng)分卻低于使用“平均法”得出的評(píng)分。以樣品A為例，其E級(jí)模式和動(dòng)態(tài)彎道模式對(duì)應(yīng)的區(qū)域A和區(qū)域C上，“系數(shù)法”得分均低于“平均法”得分不少。這是由于AFS的每種模式均有其優(yōu)勢和劣勢，對(duì)于全功能AFS產(chǎn)品，在使用平均法時(shí)，附加模式在“優(yōu)勢項(xiàng)目”上，其他4個(gè)模式共同拖其后腿。因此，功能模式越少，“優(yōu)勢項(xiàng)目”的“平均法”得分反而越高。這也恰恰說明系數(shù)評(píng)分的方法更適用于準(zhǔn)AFS產(chǎn)品。

表4 樣品A近光的配光評(píng)價(jià)得分（C級(jí)模式、E級(jí)模式、動(dòng)態(tài)彎道照明）

此外，我們在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，樣品D的V級(jí)模式，雖然滿足AFS標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的相應(yīng)配光要求，但卻是一個(gè)“偽V級(jí)模式”（光型見圖1）。相較C級(jí)模式，其V級(jí)模式僅消去了光型右側(cè)高于H-H線的部分，其余光型及水平和垂直傾角均無變化。這樣的V級(jí)模式無法體現(xiàn)出應(yīng)有的照明寬度優(yōu)勢。從試驗(yàn)結(jié)果也可以看出：該V級(jí)模式在區(qū)域D和區(qū)域E的得分，相比C級(jí)模式?jīng)]有任何提高。從最終評(píng)分結(jié)果來看， 該V模式的有無也不影響樣品D的最終得分。由此可見，相較傳統(tǒng)的AFS標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，使用CIE 188評(píng)價(jià)方法能夠有效地判別附加模式所帶來的實(shí)際照明效果提升。

表5 樣品B近光的配光評(píng)價(jià)得分（普通近光、靜態(tài)彎道照明）

表6 樣品C近光的配光評(píng)價(jià)得分（C級(jí)模式、E級(jí)模式、動(dòng)態(tài)彎道照明）

表7 樣品D近光的配光評(píng)價(jià)得分（C級(jí)模式、E級(jí)模式、V級(jí)模式、動(dòng)態(tài)彎道照明）

圖1 在25 m屏幕上樣品D的C級(jí)模式及V級(jí)模式光型

四、總 結(jié)

本次試驗(yàn)的4套準(zhǔn)AFS產(chǎn)品涵蓋了E級(jí)、靜態(tài)彎道、動(dòng)態(tài)彎道3種常見的近光附加模式。最終試驗(yàn)結(jié)果也說明了TC-45在CIE 188基礎(chǔ)上提出的AFS系統(tǒng)評(píng)分方法同樣適用于常見的準(zhǔn)AFS產(chǎn)品。樣品D的“偽V級(jí)模式”使得本次試驗(yàn)項(xiàng)目缺少V級(jí)近光產(chǎn)品，我們將在今后取得合適樣品后繼續(xù)進(jìn)行驗(yàn)證工作。同時(shí)，該評(píng)價(jià)方式對(duì)于“準(zhǔn)AFS”產(chǎn)品的檢驗(yàn)結(jié)果令人滿意，我國現(xiàn)行的AFS標(biāo)準(zhǔn)僅僅定義了保證行車安全的最低要求，而無法考核AFS附加功能模式所帶來的配光效果提升。CIE 188評(píng)價(jià)方法可以通過附加近光模式和C級(jí)近光（基礎(chǔ)近光）模式評(píng)價(jià)結(jié)果的比較，來了解附加近光模式所帶來的實(shí)際照明效果提升，希望這些研究結(jié)果能為相關(guān)企業(yè)和檢測機(jī)構(gòu)提供機(jī)動(dòng)車照明效果評(píng)判方法參考。

This paper introduces a photometric performance assessment method, which applies CIE188 technical report content in AFS. After testing all modes of AFS according to CIE188 separately, calculation of the final scores based the characteristics of AFS modes can be done. Research scope of this paper is only limited to low beam since the high beam function of AFS is same with the normal headlamp.

Headlamp; AFS; CIE188; Photometric performance assessment

（作者單位：上海機(jī)動(dòng)車檢測中心）