红绿灯课程设计资料Word文档下载推荐.docx

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随着汽车技术的发展，轿车前照灯也有很大的变化。

在轿车上，过去那种可装卸的自炽灯泡和白炽真空前照灯都先后被淘汰，而取而代之的卤素前照灯，几年功夫就席卷全球，成为各国轿车前照灯的主力。

汽车的前照灯一般有白炽、卤素、氙气等类型，随着汽车技术的不断发展，过去那种白炽真空灯已先后被淘汰。

现在汽车的前照灯以卤素灯、氙气灯为主。

电光学工程师针对上述问题研制了卤素灯，这种灯就是在灯泡内的惰性气体渗入少量的碘（碘是化学元素中的卤元素），从灯丝蒸发出来的钨原子与碘原子相遇反应，生成碘化钨化合物，当碘化钨化合物一接触白热化的灯丝（温度超过1450℃），又会分解还原为钨和碘，钨又重新归队回到灯丝中去，碘则重新进入气体中。

如此循环不已，灯丝几乎不会烧断，灯泡也不会发黑。

所以，卤素前照灯比传统的白炽前照灯寿命更长，亮度更大。

现在的卤素灯玻璃是用石英制成，又称作石英卤素灯，可以承受很高的温度。

汽车前照灯电路示意图如图1所示：

图1汽车前照灯电路示意图

1.2汽车前照灯的分类

汽车前照灯按其结构特点可以分为：

全封闭式和半封闭式前照灯。

按前照灯在汽车上的安装方式又可分为：

外装式、内装式和可藏式前照灯。

按其形状则可分为：

圆形前照灯、方形前照灯、长方形前照灯及异形前照灯。

若按汽车装备前照灯的数量又可分为：

两灯制前照灯系统、四灯制前照灯系统以及带有辅助前照灯的前照灯系统等。

当前汽车前照灯的种类繁多，一般常见到的前照灯有：

小直径136mm圆灯，小尺寸160mm×

100mm方形灯，这两种前照灯多用来组成汽车四灯制前照灯系统：

大直径件180mm圆灯，大尺寸长方形灯及异形灯组成汽车两灯制前照灯系统。

目前，汽车异形前照灯发展很快，所谓异形前照灯就是根据汽车造形的美学观点，将前照灯的外形设计成与汽车的整体造形相协调，并使汽车的风阻系数很小。

还有运动型跑车为了更进一步减小前照灯部分的风阻系数，增强其照明效果，往往把前照灯设计成内隐式，白天行驶时看上去似乎没有前照灯但在夜间行驶时能自动将前照灯罩盖打开同时点亮前照灯。

普通前照灯类型图如图2所示：

图2普通前照灯类型图

2.单元模块设计

2.1总体方案设计

2.1.1前照灯自动变光方案

有统计表明，90％的交通事故是由于人的因素造成的，危险来源于复杂的交通状况，包括不合理信息、缺少信息以及过度紧张等。

为了有效地减少盲区，避免眩光，提高夜间行车的安全性，一些著名汽车公司提出了先进前照灯系统或自适应前照系统（AFS）的概念，其特点是车辆前灯能主动调整照明光轴方向，自动适应夜间行车环境（包括迎面车辆、弯道坡度、高速公路、城市街区等情况）的变化。

近年来，高亮度LED的发展很快，汽车前照系统中采用高亮度或超高亮度LED将是一种发展趋势。

目前，已有1201m超高亮度LED的报道，8个超高亮度LED就能产生10001m的光强。

LED光源除了显而易见的寿命长，结构坚固，功耗低等优点外，其固有的体积小，设计更灵便，反应快，控制更容易等特点，使它在汽车自适应前照系统中的应用有较大的潜在优势。

汽车电气是酸铅蓄电池供电的，典型值为12V，但实际电压在12V左右不断变化。

如何利用电压值低且不断变化的汽车电源设计一种电流精度高，亮度可调，低功耗的驱动电路是制造LED汽车前照灯的关键技术。

本文在输入电压为汽车电源电压，负载采用8颗700mA大功率白光LED的条件下设计一种基于LTC3783芯片PWM控制LED亮度的恒流LED汽车前照灯驱动电路，输出电流稳定、精度高、电路转换效率高。

由于LED本质上就是能发光的二极管，只不过门槛电压和导通压降要更大，它的动态阻抗相对较小，较小的电压变化就能导致较大的电流变化，其工作电流与导通压降呈指数式的变化规律

在汽车前照灯系统中，通过控制LED的亮度可以实现近光和远光的转换，而在自适应前照灯系统中调节LED亮度配合LED阵列不同位置LED的亮灭可实现照射光束不同的照明距离和偏转角度，适应不同的路况信息。

当输入电压值有波动时，LED的电流也随着波动，通过电流反馈，可以进行调光控制保证流过LED的电流不变。

另外LED亮度调节还可以应用在热调节电路上，代替传统的体积大的散热片装置。

能够准确，高效地实现LED调光也是驱动电路考虑的重要因素之一。

通常情况下，可采用外部SET电阻、线性调节和PWM调节等技术来控制LED的亮度。

在LED驱动器外部使用SET电阻的方式缺乏灵活性，无法进行动态调节。

线性调节可动态控制LED的亮度，但会降低LED的效率，并引起白光LED朝向黄色光谱的色彩偏移。

相比较而言，PWM调节技术的优势十分明显，当PWM脉冲为有效高电平或低电平时，LED输入电流分别为最大或0，其导通时间受控于PWM引脚输入脉冲的占空比。

由于LED始终工作于相同的电流条件下，通过施加一个PWM信号来控制LED亮度的做法，可以在不改变颜色的情况下实现对LED亮度的动态调节。

为保证PWM调光不被人眼察觉，PWM调光频率一般要大于100Hz，但过高的频率会增加MOSFET的动态损耗。

该设计中取PWM调光频率为120Hz。

在现代汽车中广泛采用的会车前照灯自动变光器，是一种在夜间行车且发生会车过程中，自动将前照灯的远光变为近光，再将近光变回远光的电子控制装置。

会车前照灯自动变光器有以光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管为光敏元件的三种类型。

光敏元件是一种在光照作用下电阻阻值降低或二、三极管导通产生光电流的电子元件。

前照灯自动变光系统中光敏电阻R受灯光照射后其电阻值减小，电容充电，晶体管T1受较大正向偏压而导通，T2导通T3截止，T4导通T5导通，继电器J吸合，触点K与近光灯接柱分接通，前照灯由远光变为近光，前照灯自动变光框图如图3所示:

报警器

电容

光敏电阻

电源

晶体管

继电器

近光灯

手动开关

远光灯

图3前照灯自动变光框图

2.1.2前照灯延迟电路方案

前照灯延迟电路使用前先扭动钥匙，电源向电容器C充电10s后释放K1，充电结束。

然后切断K，C便处于放电状态，于是继电器J吸合，电源经K2向前照灯供电，使前照灯继续点亮。

C放电完毕后三极管截止，继电器停止工作，前照灯供电电路被切断，灯熄灭，从而起到延时关闭。

前照灯延迟电路设计图如图4所示:

前照灯

常开开关

钥匙开关

机油压力开关

图4前照灯延迟电路设计图

2.2前照灯变光电路设计

现代汽车前照灯的典型控制电路分为继电器控制式和电子控制式两类。

2.2.1单组继电器控制式前照灯电路

继电器控制前照灯系统由组合开关中的灯开关、变光开关和前大灯组成，有卸荷类和保护类两种控制类型。

卸荷类控制前照灯使用继电器元件。

当灯开关打开时，以较小电流使继电器线圈通电，从而减小了灯开关的开启负载，保护了灯开关。

线圈通电吸合继电器常开触点，接通前照灯电源。

采用单组继电器控制式前照灯电路的车型如EOl092、cAl092等，EOl092、CAl092车型前照灯基本电路的特点是：

前照灯灯开关串联在电源与继电器之间，继电器控制变光开关的电源电路。

EOl092、CAl092车型前照灯基本电路图如图5所示：

图5EQlO192、CA1092车型前照灯基本电路图

跃进、丰田等系列汽车也采用该类控制方式，电路特点是：

继电器串联在电源与灯开关之间，灯开关控制继电器线圈电路的搭铁，继电器控制前照灯的电源电路，变光开关控制前照灯的搭铁。

跃进、丰田汽车前厢灯基车电路图如图6所示：

图6跃进、丰田汽车前厢灯基车电路图

2.2.2组合继电器控制式前照灯电路

很多进口车型采用组合继电器控制式前照灯电路。

这种控制电路的特点是：

前照灯电源直接由蓄电池供给，前照灯开关（用于分别控制组合继电器两组线圈电路）串联在电源与组合继电器之间；

组合继电器控制前照灯电路的搭铁：

其中继电器I控制前照灯的远光电路的搭铁；

继电器Ⅱ控制前照灯的近光电路的搭铁。

组合继电器控制式前照灯电路图如图7所示：

图7组合继电器控制式前照灯电路图

2.2.3电子控制式前照灯控制电路

电子控制式前照灯控制电路能对前照灯的远光与近光进行自动控制。

根据所需实现功能，其电子控制式有：

前照灯会车自动变光器、前照灯自然光强度自动减弱器、前照灯关闭自动延时器等。

在现代汽车中广泛采用前照灯会车自动变光器。

前照灯会车自动变光器是一种在夜间行车且在本车与对面来车交会过程中能自动将前照灯的远光变为近光或由近光变为远光的电子控制装置。

根据接收光敏器件不同，分为具有光敏电阻的自动变光器电路、具有光敏二极管的自动变光器电路和具有光敏三极管的自动变光器电路三类。

光敏二极管的前照灯自动变光的电路图中，该装置仍保留有原脚踏式机械变光开关。

这种脚踏、自动两用的前照灯变光器装在美国通用汽车公司的汽车上。

该电路特点是：

汽车夜间行驶至两车会车相距约150—200m时，前照灯能自动由远光切换到近光，待会车之后又能自动恢复到远光。

从而有效避免驾驶员用脚反复踏踩变光开关，电路具有性能稳定可靠、体积小、灵敏度高等特点，并设有手动与自动变光两套独立控制装置，该系统可依据对面来车灯光的亮度自动变换前照灯的远、近光，以免造成驾乘人员眩目；

该系统主要由光敏电阻式传感器、电子控制电路和继电器等组成。

光敏二极管的前照灯自动变光的电路图如图8所示：

图8具有光敏二极管的前照灯自动变光的电路图

该电路工作过程如下：

当对面无车辆驶来，无较强的光照射光敏电阻R时，电路不工作继电器J不吸合，触点K与远光灯接柱接触，远光灯点亮。

若对面有车辆驶来且相距150-200M时，光敏电阻R受灯光照射，其电阻值减小，晶体管T1受较大正向偏压而导通，T2导通T3截止，T4导通T5导通，于是继电器J吸合，触点K与近光灯接柱分接通，前照灯由远光变为近光。

会车后，强光消失，光敏电阻R的电阻值增大，因正向偏压降低而T1截止，T2亦截止T3导通，T4因基极电流被短路而截止，随之，T5截止，于是继电器J释放，前照灯由近光变为远光。

前照灯处于近光状态时，三极管截止，图中串联电阻R3被断路，使支路电阻增大，电路的灵敏度降低，并出现电路状态转换滞后现象。

因此，可有效地防止杂散光的干扰。

另外，为了防止自动变光控制系统出现故障影响车辆正常行驶，该系统仍保留脚踏变光开关S。

2.3前照灯延迟电路设计

美国通用汽车公司研制出的一种前照灯延时关闭控制电路。

驾驶员在关闭前照灯和点火开关后，只要接通仪表板上的按钮开关，该控制电路就能使前照灯延长一段时间，直到驾驶员离开车库后，才自动切断前照灯电路。

当发动机不运转时，前照灯延时控制电路图中的机油压力开关S的触点是闭合的，此时才与搭铁接通。

而当发动机运转时，靠机油压力使触点