CN103323217A - 灯具光热耦合效应的测试装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灯具光热耦合效应的测试装置及其方法，椭圆反射镜通过反射镜支座安装在光具座上，安装在椭圆反射镜上的灯泡中心是椭圆反射镜其反射面的近焦点，可沿光具座横向移动的调节支座安装在光具座上，用于放置测试样板的样板支座和用于安装照度计的照度计支座可拆安装在调节支座上，样板支座上或滤光片支座上安装有温度传感器，温度传感器中心轴线与灯泡中心轴线重合，光具座在调节支座和反射镜支座之间还安装有滤光片支座，滤光片支座上具有滤光片插槽上。本发明得到各材料温度与照度关系，可得到各材料耐温使用极限温度及对应材料使用的照度阈值，对灯具材料的光热耦合效应进行量化。

Description

灯具光热耦合效应的测试装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种灯具光热耦合效应的测试装置及其方法，属于车用灯具技术领域。

背景技术

现行法规对车用灯具的光型分布、光强等有强制性要求，并且各主机厂在法规要求之上，有更严格的外观、性能要求，所以为了满足法律和顾客的要求，灯具要进行配光测试，但在配光后，往往会造成局部的光集中聚焦而产生光热耦合效应，该光热耦合问题在设计的过程中，由于不容易被发现，且也不曾量化，故光热耦合效应会造成饰圈、灯罩变形及烧熔现象，造成灯具的早期损坏。

发明内容

本发明目的是提供一种灯具光热耦合效应的测试装置及其方法，得到灯具材料的温度与照度关系，能对灯具材料的光热耦合效应进行量化。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种灯具光热耦合效应的测试装置，其特征在于：包括光具座、椭圆反射镜、样板支座、照度计支座以及温度传感器和照度计，所述的椭圆反射镜通过反射镜支座安装在光具座上，安装在椭圆反射镜上的灯泡中心是椭圆反射镜其反射面的近焦点，可沿光具座横向移动的调节支座安装在光具座上，用于放置测试样板的样板支座和用于安装照度计的照度计支座可拆安装在调节支座上，样板支座上或滤光片支座上安装有温度传感器，温度传感器中心轴线与灯泡中心轴线重合，光具座在调节支座和反射镜支座之间还安装有滤光片支座，滤光片支座上具有滤光片插槽上。

本发明灯具光热耦合效应的测试装置的测试方法，其特征在于：

⑴、测得测试样板在不同电压值下的温度值y和照度值x；

先将样板支座安装在调节支座上，再将测试样板放置在样板支座上，温度传感器贴合在测试样板的远焦点处，测试样板的接收平面为椭圆反射镜其反射面的远焦点平面，通电后并逐步提高电压值，椭圆反射镜将光能量聚焦到测试样板上，记录温度传感器测量在至少四次以上电压值下测试样板的温度值y，至到测试样板变形，得到该测试样板在四次以上不同电压值下的温度值y；将样板支座拆下，再将装有照度计的照度计支座安装在调节支座上，照度计的接收面为椭圆反射镜其反射面的远焦点平面，近焦点和远焦点形成的光轴线与照度计垂直，将两片透过率在10%的滤光片放置在滤光片支座的滤光片插槽上并位于照度计前部，通电后按测量测试样板温度相同的电压值，记录照度计在各电压值下的照度值x，得到与温度值y相同电压值下的照度值x；

⑵、用Matlab软件将各温度值y和各照度值x处理得到测试样板的照度与温度关系的曲线方程式，

y=d1x³+d2x²+d3x+C，

其中：y为测试样板的温度值（℃），X为照度值，照度值设定的范围在50000（lx）到500000（lx）；

d1为第一修整系数，暖色测试样板在0.0004±0.00004，中性色测试样板在-0.0001±0.00001；

d2为第二修整系数，暖色测试样板在-0.0551±0.005，中性色测试样板在-0.0152±0.001；

d3为第三修整系数，暖色测试样板在4.1543±0.4，中性色测试样板在2.9291±0.2；

C为常数，暖色测试样板为88.2827，中性色测试样板为94.4138。

本发明的测试装置可分别测试不同材料的测试样板，通电后使光源在不同电压值下，将椭圆反射镜其反射面的光和热聚焦到椭圆反射镜外的远焦点处至直测试样板变形，通过温度传感器和照度计测量远焦点处测试样板在不同电压值下对应的四组以上温度值和照度值的数据，用软件通过对数据进行处理，可得到测试板板的温度与照度曲线方程式，故能得出不同材料所能承受的照度值，由于能对灯具材料的光热耦合效应进行具体量化，在配光设计时，为材料选取和温度风险预测提供依据。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。

图1是本发明灯具光热耦合效应测试装置在检测温度时的结构示意图。

图2是本发明灯具光热耦合效应测试装置在检测照度值的结构示意图。

图3是本发明对PC-HT红色透明材料进行测试得到的温度与照度的曲线图。

图4是本发明PC-HT白色透明材料进行测试得到的温度与照度的曲线图。

其中：1—光具座，2—反射镜支座，3—滤光片支座，3-1—滤光片插槽，4—调节支座，5—样板支座，6—螺栓，7—温度传感器，8—测试样板，9—椭圆反射镜，10—灯泡，11—照度计支座，12—照度计，13—滤光片。

具体实施方式

见图1～2所示，本发明灯具光热耦合效应的测试装置，包括光具座1、椭圆反射镜9、样板支座5、照度计支座11以及温度传感器7和照度计12，椭圆反射镜9通过反射镜支座2安装在光具座1上，该椭圆反射镜9可拆安装在反射镜支座2上，方便用于不同结构型式的椭圆反射镜9，同时反射镜支座2可横向调节安装在光具座1上，使反射镜支座2沿光具座1横向移动，安装在椭圆反射镜9上的灯泡10中心是椭圆反射镜9其反射面的近焦点，可沿光具座1横向移动的调节支座4安装在光具座1上，见图1所示用于放置测试样板8的样板支座5可拆安装在调节支座4上，见图2所示用于安装照度计12的照度计支座11可拆安装在调节支座4上，通过更换样板支座5和照度计支座11分别测量测试样板8的温度值和照度值，本发明样板支座5或滤光片支座3上安装有温度传感器7，温度传感器7中心轴线与灯泡10中心轴线重合，通过温度传感器7和照度计12测量测试样板8的远焦点处的温度和照度值。见图1所示，本发明的样板支座5具有用于放置测试样板8的凹槽，用于顶紧测试样板8的螺栓6安装在样板支座5上，当测试样板8设置在样板支座5上的凹槽内时，可通过螺栓6限位，同时安装在样板支座5上的温度传感器7对测试样板8的温度进行测量；本发明的温度传感器7可安装在滤光片支座3上，同样使温度传感器测量测试样板远焦点处的温度值。

见图1、2所示，本发明光具座1在支座和反射镜支座2之间还安装有滤光片支座3，滤光片支座3上具有滤光片插槽3-1上，同样滤光片支座3能横向调节安装在光具座1上，可满足不同的要求。

见图1、2所示，本发明调节支座4设有用于安装照度计支座11的径向安装孔和用于安装样板支座5的轴向安装孔，照度计支座11轴向可调节安装在调节支座4的径向安装孔，照度计12安装在照度计支座11上，样板支座5下部的连接杆可调节安装在调节支座4上，更换时拆卸安装快捷方便。

见图1、2所示，本发明的灯具光热耦合效应的测试方法，

⑴、测得测试样板在不同电压值下的温度值y和照度值x；

先将样板支座5安装在调节支座4上，再将测试样板8放置在样板支座5上，温度传感器7贴合在测试样板8的远焦点处，测试样板8的接收平面为椭圆反射镜9其反射面的远焦点平面，通电后并逐步提高电压值，椭圆反射镜9将光能量聚焦到测试样板8上，记录温度传感器7测量在至少四次以上电压值下测试样板的温度值y，至到测试样板8变形，得到该测试样板8在四次以上不同电压值下的温度值y；将样板支座5拆下，再将装有照度计12的照度计支座11安装在调节支座4上，照度计12的接收面为椭圆反射镜9其反射面的远焦点平面，近焦点和远焦点形成的光轴线与照度计12垂直，将两片透过率在10%的滤光片13放置在滤光片支座3的滤光片插槽3-1上并位于照度计12前部，通电后按测量测试样板8温度相同的电压值，记录照度计12在各电压值下的照度值x，得到与温度值y相同电压值下的照度值x；

⑵、用Matlab软件将各温度值y和各照度值x处理得到测试样板8的照度与温度关系的曲线方程式，

y=d1x³+d2x²+d3x+C，

其中y为测试样板8的温度值（℃），X为照度值，照度值设定的范围在50000（lx）到500000（lx）；

d1为第一修整系数，暖色测试样板在0.0004±0.00004，中性色测试样板在-0.0001±0.00001；

d2为第二修整系数，暖色测试样板在-0.0551±0.005，中性色测试样板在-0.0152±0.001；

d3为第三修整系数，暖色测试样板在4.1543±0.4，中性色测试样板在2.9291±0.2；

C为常数，暖色测试样板为88.2827，中性色测试样板为94.4138。本发明暖色测试样板为红色或橙色或黄色或黄绿色透明材料制成的透明样板，而中性色测试样板为灰色或白色透明材料制成的透明样板。

本发明采用PC-HT红色透明的灯罩和PC-HT白色透明的灯罩作为测试样板8，通过现有样板模具制造，制得尺寸在120mm*100mm*2mm的灯罩作光热耦合效应测试。

本发明将灯罩放置在样板支座5上，将温度传感器7贴合在灯罩的远焦点处，灯罩的接收平面为椭圆反射镜9其反射面的远焦点平面，将电压值V调节为7V，点亮灯泡10，待灯罩温度稳定后，记录温度传感器7测试灯罩温度值y；将电压值增加0.5V，限将电压值V调节为7.5V，待灯罩温度稳定后，记录测试灯罩的温度y，逐步递增电压值直至灯罩出现变形停止。将样板支座5拆下，将装有照度计12的照度计支座11安装在调节支座4上，照度计12的接收面为椭圆反射镜9其反射面的远焦点平面，近焦点和远焦点形成的光轴线与照度计12垂直，将两片透过率为10%的滤光片13放置在滤光片支座3，以测试灯罩温度相同的电压值记录照度值x，具体数据见表1所示，

表1

用Matlab软件将各温度值y和各照度值x处理得到测试样板7的照度与温度关系的曲线方程式，可用Matlab软件采用最小二乘法计算获得，PC-HT红色透明材料的温度与照度曲线方程为y=（0.0004±0.00004）x³+（-0.0551±0.005）x²+（4.1543±0.4）x+88.2827；PC-HT白色透明材料的温度与照度曲线方程为y=（-0.0001±0.00001）x³+（-0.0152±0.001）x²+（2.9291±0.2）x+94.4138。

根据上述的温度与照度曲线方程可分别得到PC-HT红色透明材料的温度与照度曲线如图3所示以及PC-HT白色透明材料的温度与照度曲线如图4所示。

采用本发明的光热耦合效应的测试装置及方法可得到各材料的光热耦合效应关系式，对照材料耐温使用极限温度可获得材料使用的照度阈值，在灯具开发设计过程中，能为灯罩、饰圈等元件因聚焦而导致烧熔等热量问题提供参考。除了本专利所述透明材料外，对非透明材料、表面加工处理的材料的光热耦合效应都可以进行测试和数据后处理，得到该材料的光热耦合效应关系式及照度阈值。

Claims (5)

1.一种灯具光热耦合效应的测试装置，其特征在于：包括光具座（1）、椭圆反射镜（9）、样板支座（5）、照度计支座（11）以及温度传感器（7）和照度计（12），所述的椭圆反射镜（9）通过反射镜支座（2）安装在光具座（1）上，安装在椭圆反射镜（9）上的灯泡（10）中心是椭圆反射镜（9）其反射面的近焦点，可沿光具座（1）横向移动的调节支座（4）安装在光具座（1）上，用于放置测试样板（8）的样板支座（5）和用于安装照度计（12）的照度计支座（11）可拆安装在调节支座（4）上，样板支座（5）上或滤光片支座（3）上安装有温度传感器（7），温度传感器（7）中心轴线与灯泡（10）中心轴线重合，光具座（1）在调节支座（4）和反射镜支座（2）之间还安装有滤光片支座（3），滤光片支座（3）上具有滤光片插槽（3-1）上。

2.根据要求1所述的灯具光热耦合效应的测试装置，其特征在于：所述的反射镜支座（2）和滤光片支座（3）能横向调节安装在光具座（1）上。

3.根据要求1所述的灯具光热耦合效应的测试装置，其特征在于：所述的调节支座（4）设有用于安装照度计支座（11）的径向安装孔和用于安装样板支座（5）的轴向安装孔，照度计支座（11）可调节安装在调节支座（4）的径向安装孔，照度计（12）安装在照度计支座（11）上，样板支座（5）下部的连接杆可调节安装在调节支座（4）上。

4.根据要求1所述的灯具光热耦合效应的测试装置，其特征在于：所述的样板支座（5）具有用于放置测试样板（8）的凹槽，用于顶紧测试样板（8）的螺栓（6）安装在样板支座（5）上。

5.根据要求1所述的灯具光热耦合效应的测试装置的测试方法，其特征在于：

⑴、测得测试样板在不同电压值下的温度值y和照度值x；

先将样板支座（5）安装在调节支座（4）上，再将测试样板放置在样板支座（5）上，温度传感器（7）贴合在测试样板（8）的远焦点处，测试样板（8）的接收平面为椭圆反射镜（9）其反射面的远焦点平面，通电后并逐步提高电压值，椭圆反射镜（9）将光能量聚焦到测试样板（8）上，记录温度传感器（7）测量在至少四次以上电压值下测试样板的温度值y，至到测试样板（8）变形，得到该测试样板（8）在四次以上不同电压值下的温度值y；将样板支座（5）拆下，再将装有照度计（12）的照度计支座（11）安装在调节支座（4）上，照度计（12）的接收面为椭圆反射镜（9）其反射面的远焦点平面，近焦点和远焦点形成的光轴线与照度计（12）垂直，将两片透过率在10%的滤光片（13）放置在滤光片支座（3）的滤光片插槽（3-1）上并位于照度计（12）前部，通电后按测量测试样板（8）温度相同的电压值，记录照度计（12）在各电压值下的照度值x，得到与温度值y相同电压值下的照度值x；

⑵、用Matlab软件将各温度值y和各照度值x处理得到测试样板（8）的照度与温度关系的曲线方程式，

y=d1x³+d2x²+d3x+C，

其中：y为测试样板的温度值（℃），X为照度值，照度值设定的范围在50000（lx）到500000（lx）；

d1为第一修整系数，暖色测试样板在0.0004±0.00004，中性色测试样板在-0.0001±0.00001；

d2为第二修整系数，暖色测试样板在-0.0551±0.005，中性色测试样板在-0.0152±0.001；

d3为第三修整系数，暖色测试样板在4.1543±0.4，中性色测试样板在2.9291±0.2；

C为常数，暖色测试样板为88.2827，中性色测试样板为94.4138。

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