汽车灯具研究文档格式.docx

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后雾灯功率为21W或6W，光色为红色，以警示尾随车辆保持安全间距。

（3）牌照灯装于汽车尾部牌照上方或左右两侧，用来照明后牌照，功率一般为5－10W，确保行人在车后20m处看清牌照上的文字及数字。

（4）倒车灯安装在汽车尾部，当变速器挂倒档时，自动发亮，照明车后侧，同时警示后方车辆行人注意安全。

功率一般为20－25W，光色为白色。

（5）制动灯俗称“刹车灯”。

安装在汽车尾部。

在踩下制动踏板时，发出较强红光，以示制动。

功率为20－25W，光色为红色，灯罩显示面积较后示位灯火。

为避免尾随大型车对轿车碰撞的危险，轿车后窗内可加装由发光二极管成排显示的高位制动灯。

（6）转向灯主转向灯一般安装在汽车头、尾部的左右两侧，用来指示车辆行驶趋向。

汽车车侧中间装有侧转向灯。

主转向灯功率一般为20－25W，侧转向灯为5W，光色为流浪色。

转向时，灯光呈闪烁状，频率规定为1.sic.5HZ，起动时间不大于1.5s。

在紧急遇险状需其他车辆注意避让时，全部转向灯可通过危险报警灯开关接通同时闪烁。

（7）示位灯又称“示宽灯”、“位置灯”，安装在汽车前面、后面和侧面，夜间行驶接前照灯时，示位灯、仪表照明灯和牌照灯同时发亮，以标志车辆的形位等。

功率一般为5－20W。

前位灯俗称“小灯”，光色为白色或黄色，后位灯俗称“尾灯”，光色为红色；

侧位灯光色为琥珀色。

（8）示廓灯俗称“角标灯”，空载车高3m以上的车辆均应安装示廓灯，标示车辆轮廓。

示廓灯功率一般为5W。

（9）驻车灯装于车头和车尾两侧，要求从车前和车尾150m远处能确认灯光信号，要求车前处光色为白色，车尾处为红色。

夜间驻车时，将驻车灯接通标志车辆形位。

（10）警示灯一般装于车顶部，用来标示车辆特殊类型，功率一般为40－45W。

消防车、警车用红色，救护车为蓝色，旋转速度为每秒2一6次；

公交车和出租车为白、黄色。

出租车空车标示灯装在仪表台上，功率为5－15W，光色为红底、白字。

　　2.内部灯具

　　常见内部灯具有顶灯、阅读灯、行李厢灯、门灯、踏步灯、仪表照明灯、工作灯、仪表板警指示灯等。

（1）顶灯轿车及载货车一般仅设一只顶灯，除用作车室内照明外，还可兼起监视车门是否可靠关闭的作用。

在监视车门状态下，只要还有车门未可靠关紧，顶灯就发亮。

功率一般为5－15W，公共汽车顶灯有向荧光灯发展的趋势。

（2）阅读灯装于乘员席前部或顶部，聚光时乘员看书不会给驾驶员产生眩目现象，照明范围较小，有的还有光轴方向调节机构。

（3）行李厢灯装于轿车或客车行李厢内，当开启行李厢盖时，灯自动发亮，照亮行李厢内空间。

功率为5W。

（4）门灯装于轿车外张式车门内侧底部，开启车门时，门灯发亮，以告示后来行人、车辆注意避让。

功率为5W，光色为红色。

（5）踏步灯装在大中型客车乘员门内的台阶上。

夜间开启乘员门时，照亮踏板。

（6）仪表照明灯装在仪表板反面，用来照明仪表指针及刻度板，功率为2W。

仪表照明灯一般与示位灯、牌照灯并联。

有些汽车仪表照明灯发光强度可调节。

　　（7）报警及指示灯常见的有机油压力报警灯、水温过高报警灯、充电指示灯、转向指示灯、远光指示灯等，报警灯一般为红色、黄色，指示灯一般为绿色或蓝色。

（8）工作灯是车辆维修时可以移动使用的一种随车低压照明工具，电源来自汽车发电机或蓄电池。

功率一般为21W，常带有挂钩或夹钳，插头有点烟器式和两柱插头式两种

汽车前大灯介绍及工作原理

据说第一个汽车前大灯是家用手提灯。

1887年,一个驾驶员在黑暗的旷野上迷路时,一农民用手提灯把他引回家。

　　1898年，哥伦比亚号电动汽车把电用于前灯和尾灯，这样车灯就诞生了。

最初的前大灯不能调光，所以在会车时有些晃眼，为了克服这个缺点，后来采用了附加光度调节器。

这种前大灯可以在垂直方向移动，但驾驶员必须下车搬动夹具装置。

　　1925年，导航公司推广了双丝灯泡，远光和近光的调节通过装在转向柱上的开关来控制。

　　转向信号灯的使用非常有趣。

1916年，美国一个名叫C？

H？

托马斯的人把一带电池的灯泡装在手套上，这样夜间行车时，对方驾驶员就能看到他打的手势。

　　1938年，别克汽车制造商提供了转向灯作为选用的附件，但当时只在汽车尾部安装。

　　到1940年以后，汽车前面也装有转向信号灯了，而且信号开关具有随时调节的功能。

　　1906年，世界上第一次用一个蓄电池供电的电灯照明。

　　1909年，首次把乙炔灯作为变光装置。

　　1916年，美国使用了行车灯。

　　1920年，当选用倒档装置时，使用了倒车灯。

　　1920年，美国通用汽车公司首先装了内灯。

　　1926年，通用汽车公司把大灯变光开关从方向盘移到地板。

　　1938年，第一次采用封闭的内灯。

1988年，美国电气公司将电灯抛物面反射镜推广于大灯，侧灯和尾灯。

　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。

卤素灯

　　卤素灯，就是在灯泡内渗入少量的的惰性气碘，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，所以它要比传统的白炽前照灯寿命更长，亮度更大。

现在的汽车普遍采用的都是这种前照灯。

　　卤素灯有其独特的配光结构，每支灯光内有两组灯丝，一组是主光束灯丝，发出的灯光经灯罩反射镜反射后径直向前射去，这种光源就是我们平时所说的“远光”。

另一种是偏光束灯丝，发出的光给遮光板挡到灯罩反射镜子的上半部分，其反射出去的光线都是朝下漫射向地面，不会给对面来车的驾驶者造成眩目，这种光源就是我们平常所说的“近光”。

氙气灯

　　氙气灯，英文简称是HID。

它所发出的光照亮度是普通卤素灯的两倍，而能耗仅为其三分之二，使用寿命可达普通卤素灯的十倍。

氙气灯极大地增加了驾驶的安全性与舒适性，还有助于缓解人们夜间行驶的紧张与疲劳。

驾车者可在第一时间内发现危险，从而获得足够的反应时间，很大程度减少了夜间事故发生率。

目前国内推出的全新奥迪、帕萨特、别克君威、马自达等豪华款均配备了氙气前照灯。

从市场上看，氙气前照灯将会成为市场的主流。

　　传统头灯使用的卤素灯泡是利用“燃烧式发光”方式产生照明，而「HID」则是利用「跳电式发光」来照明。

前者就像烤肉时，火炭上所发出的光；

而后者则类似工厂工地上电焊时所发出的光，这两种光哪一种比较亮呢？

你不妨实际观察比较一下。

根据实验数据显示，「HID」发光的亮度是传统头灯的三倍，照射距离则为传统头灯的两倍。

汽车前照灯的分类

汽车前照灯按其结构特点可以分为：

全封闭式前照灯、半封闭式前照灯。

按前照灯在汽车上的安装方式又可分为：

外装式前照灯、内装式前照灯和可藏式前照灯。

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

2　汽车前照灯照明原理

　　汽车前照灯主要由光源,反射镜及配光镜三部分组成。

2.1.1　反射镜原理汽车灯具中常用的反射镜是抛物面反射镜。

　　抛物面是以抛物线为母线绕轴旋转180°

而构成,它的剖面图如图1所示。

抛物面反射镜有一个焦点F,在其焦点F上放置一个点光源,则点光源发出的光线经抛物面反射镜反射后,光线将平行ox轴出射,光线的光路为FAB光线非常集中,适宜于远距离照明,远光主灯丝一般都置于抛物面反射镜的焦点附近,由于灯丝有一定大小,虽然置于焦点上,经反射后仍有一个微小的发散角。

如果将点光源从焦点F向前移到S时,由S点发出的光线经反射镜反射后光线光路为FAC,考虑抛物面绕轴旋转对称性,反射镜上部的反射光照明下方,而反射镜下部的反射光照明上方,图2表示一段圆柱灯丝移到焦点前方照明情况。

前照灯的近光灯丝就是置于焦点前面,使上部的反射光照明下方路面,而下部的反射光照明上方,这对迎面而来的驾驶员会造成严重的眩光,为了克服眩光,H4灯在近光灯丝下方设置一个遮光罩,使近光灯丝的光线不落在反射镜的下半部分,避免下半部分反射光线射入驾驶员眼睛里。

图1　抛物面反射镜反射特性 

图2　灯丝移到焦点前方照明情况

212　H4灯的结构在我国使用的前照灯中用得最多的光源是H4灯,其结构及灯丝尺寸如图3、图4所示。

图3　H4灯结构图4　　　　　　　　H4灯灯丝尺寸及遮光方法

　　H4灯是双灯丝的卤钨灯泡,两根圆柱状灯丝沿轴向安放,主灯丝位于抛物面反射镜焦点附近,用于远光照明,副灯丝位于抛物面反射镜焦点的前方,这样副灯丝被反射镜上部所反射的光可以照明路面。

在副灯丝的下方有一个钼制的遮光罩,遮光罩一侧沿水平遮光,另一侧向下倾斜15°

遮光,经反射镜反射后,前者形成一条水平明暗截止线,后者形成一条向上倾斜15°

的明暗截止线。

　　主灯丝,副灯丝及安装基面之间的尺寸位置都有严格要求,车灯制造厂一般通过调整LCL的大小来调整灯丝在反射镜中的位置,使远光、近光呈最佳配光状况,如图5所示。

当LCL较小时,意味着整个H4灯向前移动,使近光灯丝向前离焦点较远,因为光形尺寸变大,中心暗区变大;

当LCL较大时,意味着整个H4灯向后移动,使近光灯丝向前离焦点较近,因此光形尺寸变小,中心暗区变小。

远光灯丝（主灯丝）中心在焦点上时,远光光形较小,中心偏离焦点时,远光光形增大。

图5　H4灯与反射镜安装基准

2．3　配光镜的作用

　　H4灯加上抛物面反射镜是不能符合汽车前照灯照明标准要求的,因为从远光来看,还需要沿水平方向左右略带扩散;

从近光来看,由于灯丝移到焦点前方,使照明光斑中心出现一个暗区。

因此需要借助配光镜改变原有的光能量分布情况。

　　配光镜上常用折射单元有:

（1）柱面透镜（凹圆柱面或凸圆柱面）使光线左右发散成一定角度,见图6所示。

（2）双曲平面（轮胎）透镜,使光线左右、上下均发散一角度,见图7所示。

（3）楔形棱镜,使光线向下、向上或向斜方向偏折一个角度,分别见图8（a）、图8（b）或图8（c）所示,光线经过楔形棱镜时总向棱镜厚的一侧偏折。

　图6　柱面透镜 

　　　图7　轮胎面透镜

图8　楔形棱镜

　　为了使前照灯满足道路照明标准,必须通过配光镜上的花纹（折射单元）使光线扩散或偏折,而花纹划分至少应有3个区域,如图9所示。

A、B区域花纹主要为了满足近光的配光,C区域花纹为了完善提高远光的配光。

图9　配光镜花纹区域划分

　　A区域主要利用柱面透镜使光线左右扩散,改善近光时左右前方照明,同时要保证水平截止线明暗清晰。

B区域主要利用楔形棱镜和柱面透镜,加强75m及50m距离处的车道右边线光照度,同时要保证15°

截止线明暗清晰。

C区域主要利用曲率半径较大的柱面透镜,使远光左右略有扩散,保证远距离道路照明。

3　汽车前照灯的种类

　　常用的汽车前照灯有3种:

（1）带配光镜的前照灯,

（2）自由曲面前照灯,（3）多椭球射灯。

311　带配光镜的前照灯如图10所示。

　　此种前照灯目前在我国用得最多,老桑塔纳,新桑塔纳及夏利等都用这种前照灯,它由H4灯加上抛物面反射镜和配光镜组成近、远光一体的前照灯,它的原理如前面所述。

在H4灯前方还放置一个金属遮光罩,主要作用是遮挡直射光线,同时遮挡反射镜边缘误差较大的区域,以便改善照明效果。

图10　带配光镜的前照灯312　自由曲面前照灯如图11所示:

图11

　自由曲面前照灯外型这是近年来发展起来的一种新颖前照灯,在国外已被广泛应用,我国上海通用汽车公司1998年投产的BUICK轿车的前照灯也采用了自由曲面。

　　自由曲面前照灯,用一块光滑的玻璃替代了配光镜,原来配光镜的配光功能将由反射镜承担,在反射镜上划分了一块一块花纹,它的光学原理类似配光镜,每一块花纹都是由非规则的自由曲面构成,它们的作用也是使光线左右,上下扩散或使光线仅仅是偏折。

图12表示光线经自由曲面反射镜反射后在测试面上形成一个符合照明标准的配光分布。

图12　测试面上形成的配光分布

　　自由曲面前照灯有以下特点:

（1）符合汽车车头向流线型发展潮流,在前表面倾斜使用时,它比配光镜光损失要小。

（2）适合于设计灯具高度较低的一体灯。

（3）自由曲面反射镜可使H4灯省掉近光灯丝遮光罩,提高光的利用率。

（4）自由曲面前照灯造型新颖,设计灵活,适用于多种光源。

　　自由曲面形状复杂,必须采用计算机进行设计,设计时根据光斑要求自动生成曲面,并将设计的数据转换为加工指令,然后用加工中心或数控铣床进行加工,因此自由曲面的设计与加工必需依靠一套

AD�CAM系统。

313　多椭球射灯如图13所示:

图13　多椭球射灯

　　多椭球射灯形式的前照灯由光源,多椭球反射镜,遮光板及非球面透镜组成。

多椭球是一种非旋转对称的曲面,通过光轴的各个截面所得的椭圆具有不同的长半轴和短半轴,它的作用是使光源成像在遮光板附近,但垂直方向与水平方向具有不同的倍率,从而控制光斑尺寸与形状。

遮光板的作用可以产生清晰的明暗截止线,最后采用非球面透镜将光斑投射到需要照明的区域。

　　多椭球射灯所用的光源可以是卤钨灯,也可以是高压气体放电灯,图13所示的灯具就是采用高压气体放电灯,这是一种新颖的车灯光源,具有发光效率高,被照路面光照度高的优点。

4　汽车前照灯的标准

　　不同用途的汽车灯具有不同的标准,其中前照灯标准要求最高,因此前照灯的设计难度也最大,这里主要介绍前照灯标准。

目前世界上对前照灯主要有3个标准:

欧洲经济委员会ECE,美国的SAE,日本的JIS。

我国基本上参照ECE的配光方式,而国际上也有向ECE靠拢的趋势,所以这里主要介绍ECE标准。

图14是一幅道路的透视图,观察者位于右侧车道的轴线（对应图15的垂直线VV′）驾驶位置。

B50L

图14　道路透视图及相应检查点

图15　ECE近光检验用的测试屏幕

　　代表约50m距离处迎面汽车的驾驶员眼睛位置,该位置的照度越低越好,可避免眩光、50R,75R分别表示约50m和75m距离处的车道右边线对光照度有要求的两个点的位置。

　　前照灯样品的实验室检验使用测试屏幕,样品放在离垂直测试屏幕25m距离处,屏幕上测试点的位置如图15所示,图上测试点的位置与图14是相对应的。

垂直线VV′相当于右侧车道的轴线,直线HG′和HG对应透视图右侧车道的左右边线。

直线HF代表左侧迎面车道的外边线,直线HF′代表左侧迎而车道的中线。

因此直线HG′是整个路面的轴线。

直线HE近似代表迎面汽车驾驶员眼睛的轨迹线。

根据ECE标准,对前照灯近光主要检查点如表1所示。

表1　屏幕检查点照度要求

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　前照灯远光的ECE标准应是:

最大光照度点应位于H′H′线以上,最大光照度在240lx～48lx范围内,同时要测量位于H′H′线上的5个检查点。

H点的光照度应大于最大光照度的018倍,离H点向左、向右11215cm处的光照度不低于24lx,离H点向左、向右225cm处的光照度不低于6lx。

针对远光及近光这样多检查点要求,因此对前照灯的配光设计带来很大困难,如果没有参考样灯,完全靠经验进行配光设计,很难一次成功。

计算机辅助前照灯配光设计的目的就是要在没有样灯情况下,能估算出在各检查点的光照度,从而对光学设计不断进行修改,使配光设计结果比较接近ECE标准的要求。