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汽车涂装线照明的设计及应用黄舜（安徽江淮汽车股份有限公司工艺工程院，合肥 230601）摘要：主要介绍了涂装车间照明的种类及形式。以光的基本特性为基础，结合涂装各类工位对照度、色温、显色性等照明特性的需求，分析涂装线照明的设计及应用。关键词：涂装车间；光；照明；灯具；照度；色温；显色性中图分类号：TQ639文献标识码：B文章编号：1007-9548（2014）07-0039-04Design and Application of Lighting Equipments of AutomobilePainting LinesHUANG Shun(Technological Centre, Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Hefei 230601, China)Abstract: The types and forms of lighting equipments in painting workshop were mainly introduced. Thedesign and application of lighting equipments of painting lines were analyzed based on the characterictics of light and the requirements for lighting in terms of the of illuminance, color temperature, color rendering, etc. Key words: painting workshop; light; lighting; luminaire; illuminance; color temperature; color rendering0 引言随着中国汽车产业高速发展，汽车业的竞争日趋激烈。用户在追求整车性能的同时，对外观的要求也不 断提高。汽车表面的喷涂质量将直接影响用户对整车 外观评价。虽然现代汽车生产管理自动化程度很高，但 车身漆膜的打磨、抛光、检查等决定整车漆膜品质的工 作仍然需要用肉眼来观察识别，肉眼判断的能力一方 面受主观因素影响，另一方面与照明效果也是息息相 关的。因此做好涂装车间照明的设计是不可或缺的。1 光的基本概念1.1 照度通俗的说，照度是指物体被照亮的程度。具体指单 位面积所接收的光通量，以垂直面所接收的光通量为 标准，即单位面积所含的光通量，反应光照强度，单位 为 lx。一般情况下，夏日阳光下为 6 万 10 万 lx，阴天室外为 0.1 万 1.0 万 lx。对于照度的计算可依照以下公式： Eav=un（/ AD） Eav照度，lx；u空间利用系数，它与室体形状系数（K）、壁 板反射率等有关；D减光补偿率，根据保养程度良、中、劣，分别 取 1.4、1.7、2.0；n灯的数量，一般指灯的盏数，只； 光通量，一般指每盏灯的光通量，lm； A房间面积，m2。1.2色温色温表示的是光源光色的尺度，单位为 K （开尔 文）。当某一种光源（热辐射体）的色品与某一温度下的 完全辐射体（黑体）的色品完全相同时，完全辐射体（黑 体）的温度即为该光源（热辐射体）的色温。人们通常说 的“暖色”和“冷色”即指色温。人们的日常生活和色温是息息相关的，如电脑显 示屏通常会设置 9 300 K、6 500 K、5 000 K 3 种色温模 式供选择，摄影也可通过彩色滤光镜来调节色温，以得收稿日期：2014-03-13作者简介：黄舜（1987- ），男，涂装工艺工程师/初级工程师，主 要研究方向为汽车涂装生产线工艺装备的设计、安装及调试等。MP第 17 卷 第 7 期F 2014 年 7 月39现代涂装Modern Finishing到准确的色彩表现。常见的光源的色温表现见图 1。正的防尘或防水等级，数字越大，代表防护等级越高。对于涂装车间内灯具一般采用 IP60 等级，为最高 防尘等级，最低防水等级。然而目前水性漆喷涂工艺已 成为主流工艺，喷涂区域的湿度被大幅提升，而且喷漆 室应常年恒温恒湿，与周围环境的温湿度差距较大，容 易产生冷凝水，所以用于喷漆室的灯具也可采用 IP64 等级，提高灯具的防水性能。2.3反光板涂装车间用灯具除了防爆灯，其他种类的灯具均 需要配备反光板。反光板多为镜面铝材料，由机械压制 成型，其目的是聚集光线和控制光照的方向及范围。一 般分圆弧型反光板（即直射型）和抛物线型反光板（即 斜射型），其中抛物线型反光板又分为向上斜射和向下 斜射 2 种。2.4镇流器目前应用较多的应属电子镇流器，相对于传统的 电感镇流器来说，电子镇流器具有快速启动、无频闪、 噪音低、温升低等优点，同时能够很好地保护使用者的 视力，有效延长灯管使用寿命，并可使系统节电高达20%以上。2.5减光补偿率在灯具使用一定时期之后，在规定表面上的平均 照度或平均照度与该灯具在相同条件下新安装时在同 一表面上所得到的平均照度相比均会下降，因此需要 有减光补偿率，减光补偿率反映了灯具的损耗或折旧。 所以在设计生产线时，照度应有一定的预留区间，以保 证生产线在一定时期后，灯具发生损耗后仍能保证工 位的照度需求。3涂装照明的设计应用涂装车间照明光源应选择显色性出色、低能耗、使用寿命长的三基色荧光灯系列。涂装车间用于工艺照明的有打磨、喷漆、检查、修 补等工位，由于工位的特殊性，对照明的需求也各不相 同。根据工位的不同结构形式，那么所选用的灯具的形 式也不尽相同。针对涂装车间工位复杂繁琐，可按照工位特性进 行分类。打磨涂胶类工位：包括电泳打磨、中涂打磨、离线 打磨、涂密封胶、底涂 PVC 等；喷漆点补类工位：包括中涂喷漆、面漆喷漆、点修 补、离线修补等；检查交验类工位：包括检查精修、交验、Audit 评分 等；一般非工艺区域：包括喷漆室洁净区、分色防尘 区、存贮流转区域等。晴 天 阴 影 处朝 阳 夕 阳午 的 太 阳白 炽 灯阴 天1 000 K4 000 K5 500 K8 000 K14 000 K12 000 K图 1 常见光源色温表现1.3显色性显色性是指光源对物体色彩的影响，该影响是由 于观察者有意识或无意识地将它与参比光源下的色标 相比较而产生的。光的色彩表现力不单单取决于光的 色温，还要视光的显色属性而定。显色性越高的光源对 颜色的再现越好，我们所看到的颜色的逼真程度也越 高，越接近自然原色。显色性通过显色指数 Ra 来表达，最高为 100。一 般用于评定指标的场所的照明需要显色指数在 80 以 上，显然对于一般涂装车间的检查、评定工位的照明需 要显色指数 80 以上。1.4损坏因数损坏因数指物品在光源的照射下，受到光辐射及 热辐射的损坏程度。一般损坏包括褪色，结构、材料的 脆裂等，主要取决于材料的性质、照度水平、暴露时间 以及辐射的光谱构成等。涂装油漆材料都具备一定的耐候性能，但为了减 少对漆膜及车身的辐射损害，也应该采用损坏因数较 小的灯具，如荧光灯。2灯具2.1灯具种类灯具的种类繁多，主要用于生活办公照明、商用照 明、工业照明、公共照明等，而涂装车间内灯具主要分 为以下几种：带灯罩涂装柜灯，主要用于开放式室体， 如涂胶工位；不带灯罩涂装柜灯，主要用于密闭式室 体，如打磨、喷漆等工位；光学棱镜灯，主要用于检查类 室体，如抛光、Audit 等工位；防爆灯，主要用于喷漆类 室体内部的辅助照明，如喷漆、点修补等工位。由于其 成本及维护费用高，安装复杂，照明效果不理想等因 素，不推荐防爆灯的广泛应用；普通吸顶式或线槽灯， 主要用于一般性非工位照明，如喷漆室洁净间、防尘贮 存区域等。2.2防护等级灯具的防护等级指防尘防水性能，用 IP 等级表 示，有 2 个数字组成，数字由 0 6 或 7，分别代表不同MP第 17 卷 第 7 期F 2014 年 7 月40Modern Finishing现代涂装3.1照度要求及计算3.1.1各类工位室体的照明要求涂装工位照明对照度的要求各不相同，行业上也 没有明确的标准及要求，涂装车间常见的室体及工作 区照度需求见表 1。表 1 各类室体的照度要求源的功率，则新建检查精修室光源功率应为：36（1 500/1 000）=54 W，即可选用 58 W光源。这种方法简单可行，如若在测量现有生产线照度 时发现车身的局部区域照度不均或不足，则可在设计 时考虑增加这些部位的照明效果，以规避此类问题。3.2 色温的选择对色温的要求，涂装车间照明色温一般分冷色光、暖色光及中性光。冷色光色温一般在 5 300 K 以上，其优势在于使 人精力集中，但长时间易使人产生疲劳感。暖色光色温一般在 3 300 K 以下，给人一种温馨 舒适的感觉，缓解疲劳感，但易使人过于放松懈怠。中性光是色温处于冷色和暖色之间，一般在 3 300 5 300 K 之间，其光线柔和、适中，充分融合了冷色光 和暖色光的特点，所以中性光越来越得到大多数汽车 厂家的青睐，并被广泛地应用于涂装车间的打磨工位 及非工艺照明区。喷漆工位，如喷漆室和点修补室等工位，玻璃上易 凝聚漆雾，阻挡部分光线，影响照明效果，采用冷色光 源更有利于减弱光线受阻所带来的不利影响。对于检查类室体（检查精修、Audit 等）采用光学棱 镜灯较好。涂装漆膜检查属于精细程度较高的工作，对 照度要求高，光源的性能及光照角度也有一定的要求。 光学棱镜灯的主要特点：1）在灯具玻璃板内侧增加了一层棱镜板，通过棱 镜板的折射及漫反射作用减轻灯具的眩光效果，使光 源能够更加均匀分散地照射在车身上；2）不同的颜色在不同色温的光源下的色彩表现力 是不同的，而光学棱镜灯采用的“冷色光+暖色光+冷 色光”，正是要在车身表面呈现相间的冷暖色光源，实 现不同色温条件下对各种颜色的检测；3）通过棱镜板、黑色阻光带及冷暖色光源的作用， 使灯光在车身表面呈现白、黄相间的条纹，鲜明的对比 效果能够使车身表面的凹凸、划痕、孔洞等缺陷更加明 显的显现出来，更有利于检查者对于车身涂膜各种缺 陷的分辨，如图 2 所示。打磨涂胶600800板材及胶条质量缺陷的识别检查交验漆膜质量查验，涂装最高检查级别1 2001 5003.1.2喷漆室的照明计算喷漆室的照明计算一般按前文所介绍的计算公 式，计算得出喷漆室所需灯管的数量。n=ADEav（/ u） 其中,u（空间利用系数）与室体形状系数（K）、壁板反射率等有关，可以根据表 2 选取。表 2 喷漆室照明率0.600.280.231000.380.341500.460.44注：K=BL/H（B+L）式中：K喷漆室形状系数；B喷漆室工作区宽度；L喷漆室工作区长度；H喷漆室工作区高度；反射率与 喷漆室工作区内壁板颜色有关，白色为 60% 80%，用镀锌板、铝合金板、不锈钢板制的喷漆室壁板内表面不涂漆，反射率一般大于 60%。3.1.3工位室体的照明计算前文已经提到了一种照度的计算公式，事实上依 据公式计算是很繁琐的，且很多工位室体采用开放式 的，室体周围没有壁板，采用此公式计算存在反射率无 法选取的问题。对于涂装工位室体照明，我们也可以采用一种类 比的方法快速地推算所需灯具的型号及数量，现举例 检查精修工位的照明设计，方法如下：现有检查精修室 36 m（长）5 m（宽），其平均照度 为 1 000 lx，光源（灯管）数量为 6 只/m，功率为 36 W。 需设计一条 48 m（长）5 m（宽）的检查精修室。可通过 调整光源的数量或光源的功率来调整照度。按照设计 平均照度为 1 500 lx，若调整光源数量，则新建检查精 修室光源数量应为：6（1 500/1 000）=9 只/m；若调整光图 2 检查室灯管图片3.3显色性涂装车间的生产作业与颜色息息相关，所以一般MP第 17 卷 第 7 期F 2014 年 7 月412000.480.461250.430.380800.340.29喷漆室形状系 数（K）照明率反射率50%反射率30非工艺区200300用于普通照明，无工艺需求喷漆点补1 000考虑玻璃漆雾凝聚，致使照度损耗工位类型照度要求/lx主要功能现代涂装Modern Finishing选择显色性较好的光源，显色指数 Ra 应在 80 以上，而显色指数在 90 以上的光源多因其价格昂贵，且为全 进口产品，在国内的汽车厂商应用相对较少。因此，显 色指数 Ra 在 80 90 之间的光源，最适宜用于涂装车 间照明。3.4 照明安装方式3.4.1 打磨类工位打磨类工位的照明灯具不宜布置在室体内部，其 一是室体内部灰尘较大，灯具表面会沉积灰尘不易清 理，影响照明效果并降低灯具使用寿命；其二是室体内 部空间限制，若将灯具布置于室体内部，则室体宽度势 必增加，其能耗也会随之增加。灯具应采用斜射类灯具，抛物线型反光板，这样能 够减少灯光直射对眼睛的危害。轿车车身发盖位置较 低，接收的光照度较少，容易出现照度不足的问题，可 根据实际情况增加顶部辅助照明，如图 3 所示。光，与无反射光区域形成鲜明对比，来分辨凹凸、孔洞、橘皮等缺陷，因此，应采用圆弧型反光板的直射类灯具。灯具灯具0.00图 4 喷漆点修补室灯具布置需要 5 个方位的光线直射，才能保证整车表面都在光线的直射范围内，采用光学棱镜灯，达到更好的全 方位的照明效果，更利于操作者对于车身涂膜质量缺 陷的检查，如图 5 所示。灯具灯具灯具0.00图 3 打磨室灯具布置3.4.2喷漆等特殊工位喷漆及点补类工位室体内电气设备需满足不低于 dBT4 等级的防爆要求，室体内部的照明灯具需为防 爆灯，涂装车间照明应尽量减少防爆灯的使用，另外喷 漆所产生的漆雾也会对灯具造成污染，且不易清洁，所 以喷漆类工位照明应布置于室体外部。若照度不足或 需要辅助照明时，可在室体内部增加防爆灯具。与打