前照灯.docx

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前照灯

前照灯

一、对前照灯的照明要求

由于汽车前照灯的照明效果直接影响着夜间交通安全，故世界各国文通管理部门多以法律形式规定了汽车前照灯的照明标准，以确保夜间行车的安全，其基本要求如下：

1）前照灯应保证车前有明亮而均匀的照明，使驾驶员能看清车前lOOm内路面上的障碍物。

随着汽车行驶速度的提高，对汽车前照灯的照明距离也相应要求越来越远，现代高速汽车其照明距离应达到200m～250m。

2）前照灯应能防止眩目，以免夜间两车相会时，使对方驾驶员眩目，而造成交通事故。

二、前照灯的光学系统

前照灯的光学系统包括反射镜，配光镜和灯泡三部分。

1．反射镜

反射镜一般用0．6mm一0．8mm的薄钢板冲压而成，近年来已有用热固性塑料制成的反射镜。

反射镜的表面形状呈旋转抛物面，如图5—1所示。

其内表面镀银、铝或镀铬，然后抛光。

由于镀铝的反射系数可以达到94％以上，机械强度也较好，故现在一般采用真空镀铝。

由于前照灯灯泡灯丝发出的光度有限，功率仅40W～60W。

如无反射镜，只能照清汽车灯前6m左右的路面。

而有了反射镜之后，使前照灯照距可达150m或更远。

因此反射镜的作用就是将灯泡的光线聚合并导向前方。

如图5—2所示，灯丝位于焦点F上，灯丝的绝大部分光线向后射在立体角4丌～QJ范围内，经反射镜反射后变成平行光束射向远方，使光度增强几百倍，甚至上千倍，达20000cd～40000cd以上，从而使车前150m，甚至400m内的路面照得足够清楚。

从灯丝射出的位于立体角4丌～w范围内的光线则向各方散射。

散射向侧方和下方的部分光线，可照明车前5m～10m的路面和路缘。

而其余部分光线散向上方，则完全无用。

2．配光镜

配光镜又称散光玻璃，它是用透光玻璃压制而成，是很多块特殊的棱镜和透镜的组合，其几何形状比较复杂，外形一般为圆形和矩形，如图5—3所示。

配光镜的作用是将反射镜反射出的平行光束进行折射，使车前路面和路缘都有良好而均匀的照明。

近年来已开始使用塑料配光镜，不但重量轻且耐冲击性能好。

3．灯泡

目前汽车前照灯的灯泡有下列三种：

1）白炽灯泡：

其灯丝用钨丝制成（钨的熔点高、发光强）。

但由于钨丝受热后会蒸发，将缩短灯泡的使用寿命。

因此制造时，要先从玻璃泡内抽出空气，然后充以约86％的氩和约1．4％的氮的混合惰性气体。

在充气灯泡内，由于惰性气体受热后膨胀会产生较大的压力，这样可减少钨的蒸发，故能提高灯丝的温度，增强发光效率，从而延长灯泡的使用寿命。

为了缩小灯丝的尺寸，常把灯丝制成紧密的螺旋状，这对聚合平行光束是有利的，白炽灯泡的结构如图5—4a所示。

2）卤钨灯泡：

虽然白炽灯泡的灯丝周围抽成真空并充满了惰性气体，但是灯丝的钨仍然要蒸发，使灯丝损耗。

而蒸发出来的钨沉积在灯泡上，将使灯泡发黑。

近年来，国内外已使用了一种新型的电光源一卤钨灯泡（即在灯泡内所充惰性气体中渗入某种卤族元素），其结构如图5—4b所示。

卤族元素（简称卤素）。

是指碘、溴、氯、氟等元素。

卤钨灯泡是利用卤钨再生循环反应的原理制成的。

卤钨再生循环的基本作用过程是：

从灯丝上蒸发出来的气态钨与卤素反应生成了一种挥发性的卤化钨，它扩散到灯丝附近的高温区又受热分解，使钨重新回到灯丝上，被释放出来的卤素继续扩散参与下一次循环反应，如此周而夏始地循环下去，从而防止了钨的蒸发和灯泡的黑化现象。

卤钨灯泡尺寸小，泡壳用耐高温、机械强度较高的石英玻璃或硬玻璃制成，所以充人惰性气体的压力较高。

且因工作温度高，灯内的工作气压将比其他灯泡高很多，故钨的蒸发也受到更为有力的抑制。

在相同功率下，卤钨灯的亮度为白炽灯的1．5倍，寿命长2～3倍。

现在使用的卤素一般为碘或溴，称为碘钨灯泡或溴钨灯泡。

我国目前生产的是溴钨灯泡。

3）高压放电氙灯：

高压放电氙灯的组件系统由弧光灯组件、电子控制器、升压器三部分组成。

图5—5是外形及原理图。

灯泡发出的光色和日光灯非常相似，亮度是卤钨灯泡的三倍左右，使用寿命是卤钨灯泡的五倍。

高压放电氙灯克服了传统灯泡的缺陷，几万伏的高压使得其光亮强度增加，完全满足汽车夜间高速行驶的需要。

这种灯的灯泡里没有灯丝，取而代之的是装在石英管内的两个电极，管内充有氮气及微量金属元素（或金属卤化物）。

在电极加上数万伏的引弧电压后，气体开始电离而导电，气体原子即处于激发状态，使电子发生能级跃迁而开始发光，电极间蒸发少量水银蒸气，光源立即引起水银蒸气弧光放电，待温度上升后再转入卤化物弧光灯工作。

三、前照灯防眩目措施

前照灯的灯泡功率足够大而光学系统设计得又十分合理时，可明亮而均匀地照明车前150m甚至400m以内的路面。

但是前照灯射出的强光会使迎面来车驾驶员眩目。

所谓“眩目”是指人的眼睛突然被强光照射时，由于视神经受刺激而失去对眼睛的控制，本能地闭上眼睛，或只能看到亮光而看不见暗处物体的生理现象。

这时很易发生交通事故。

为了避免前照灯的眩目作用，保证汽车夜间行车安全，一般在汽车上都采用双丝灯泡的前照灯。

灯泡的一根灯丝为“远光”，另一根为“近光”。

远光灯丝功率较大，位于反射镜的焦点；近光灯丝功率较小，位于焦点上方（或前方）。

当夜间行驶无迎面来车时，可按用远光灯丝，使前照灯光束射向远方。

便于提高车速。

当两车相遇时，接用近光灯丝，使光束倾向路面，从而避免迎面来车驾驶员的眩目，并使车前50m内的路面也照得十分清晰。

国内外生产的双丝灯泡的前照灯，按近光的配光不同，分为对称形和非对称形两种不同的配光制。

1．对称形配光（SAE方式）

远光灯丝位于反射镜的焦点上，而近光灯丝则位于焦点的上方并稍向右偏移（从灯泡向反射镜看去）。

其工作情况如图5—6所示。

当接用远光灯丝时，灯丝发出的光线经反射镜反射后，沿光学轴线平行射向远方（图5-6a）。

当接用近光灯丝时，射到反射镜bab，上的光线由反射镜反射后倾向路面（图5-6b），而射到反射镜bc和61c，（由焦点平面66，到端面）上的光线反射后倾向上方，但倾向路面的光线占大部分，从而减小了对迎面来车的驾驶员的眩目作用。

美国、日本采用这一配光方式。

2．非对称形配光（ECE方式）

远光灯丝位于反射镜的焦点处，近光灯丝位于焦点前方且稍高出光学轴线，其下方装有金属配光屏，其工作情况如图5—7所示。

由近光灯丝射向反射镜上部的光线，反射后倾向路面，而配光屏挡住了灯丝射向反射镜下半部的光线，故没有向上反射能引起眩目的光线。

配光屏安装时偏转一定的角度，左侧边缘倾斜15°，使近光的光形有一条明显的明暗截止线，如图5—8所示，或使近光的光形向上成45度斜线至水平钱垂直距25cm转向水平的折线。

此配光性能是在前照灯基准中心前25m，过HV点的铅垂配光屏幕上测定的。

在配光屏幕上的照度限值应符合表5—1的规定。

区域III是一个明显的暗区，该区B50L点表示相距50m处迎面来车驾驶员眼睛的位置，由于此点光的照度值规定的很低（最大值为0．3Lx），所以可避免迎面来车驾驶员的眩目。

这种非对称形的配光性能，称为欧洲式配光，符合联合国欧洲经济委员会制订的ECE标准、所以又称EC正方式，是比较理想的配光，已被世界公认，我国已采用。

表5-1配光屏幕上的照度限值（Lx）

测试点或测试区域

白炽前照灯

卤钨前照灯

最大值

最小值

最大值

最小值：

B50L

0．3

0．3、0．4①

--

75R

6

12

75L

12

50R

6

12

50L

15

50V

6

25L

1．5

2

25R

1．5

2

Ⅲ区任何点

0．7

0．7

Ⅳ区任何点

2

3

I区任何点

20

2E50R

①单近光为0．3；远近光为0．4②E50R为实测照度。

近来，国外又发展了一种更优良的光形，其近光光形如图5—9所示。

明暗截止线呈Z形。

故称Z形配光，不仅可以避免迎面来车驾驶员的眩目，还可以防止迎面而来的行人和非机动车使用者的眩目，更加保证了汽车夜间行驶的安全。

随着汽车行驶速度的提高，有些载重汽车、公共汽车，特别是轿车上，多采用四个前照灯，并排装在同一高度上。

一般外侧灯为双丝灯泡、内侧灯为单丝远光。

当需要远光时，四个前照灯都亮，以加强照明效果。

东风EQl090型汽车则相反，其中内侧的两个前照灯为双丝灯泡，外侧为单丝远光灯泡，其光束偏向外侧，在山区行驶时，可使视野增大。

四、前照灯的控制

为保证行车照明的安全与方便，减轻驾驶员的劳动强度。

近年来，出现了多种新型的灯光控制系统，常用的有日间行车自动点亮系统、光束调整系统、延时控制等。

1．自动点亮系统

自动点亮系统的控制电路如图5—10所示。

当前照灯开关位于AUTO位置时，由安装在仪表板上部的光传感器检测周围的光线强度，自动控制灯光的点亮。

其工作原理如下：

当车门关闭，点火开关处于ON状态时，触发器控制晶体管VT，导通，为灯光自动控制器提供电源。

（1）周围环境明亮时

当周围环境的亮度比夜幕检测电路的熄灯照度l（约5501x）及夜间检测电路的熄灯照度L：

（约2001x）更亮时，夜幕检测电路与夜间检测电路都输出低电平，晶体管V丁2和VT3截止，所有灯都不工作。

（2）夜幕及夜间时

当周围环境的亮度比夜幕检测电路的点灯照度L1（约1301x）暗时，夜幕检测电路输出高电平，使VT2导通，点亮尾灯。

当变成更暗的状态，达到夜间点灯电路的点灯照度L3（约501x）以下时，夜间检测电路输出高电平，此时，延迟电路也输出高电压，使晶体管VT3导通，前照灯继电器动作，点亮前照灯。

（3）接通后周围亮度变化时

在前照灯点亮时，由于路灯等原因使得周围环境变为明亮的情况下，夜间检测电路的输出变为低电平。

但在延迟电路的作用下，在时间T期间，VT3仍保持导通状态，所以前照灯不熄灭。

在周围的亮度比夜幕检测电路的熄灯照度l更亮的情况下（如白天汽车从隧道驶出来）从夜幕检测电路输出低电乎，从而解除延迟电路，尾灯和前照灯都立即熄灭。

（4）自动熄灯

点火开关断开，使发动机停止工作时，触发器S端子断电处于低电平。

但是，触发器由+U供电，VT2仍是导通状态，因为出发器R端子上也是低电平，不能改变触发器的输出端Q的状态。

在这种状态下打开车门时，触发器R端子上就变成高电平，Q端子输出就反转成为高电乎，向电路供应电源的晶体管VT1截止，VT2及VT3也截止。

所有灯都熄灭。

上述情况，在夜间黑暗的车库等处下车前，因为有车灯照亮周围，所以，给下车提供了方便。

2．前照灯光束调整控制

当车辆的载荷发生变化时，前照灯光束的照射位置也随之发生变化，因而不能适当地照亮前方路面。

前照灯光束调整机构如图5—11所示。

执行器由电动机和齿轮机构组成，在进行光束轴线调整时，执行器驱动调整螺钉正反向旋转，使调整螺钉左右移动并带动前照灯以枢轴为中心摆动，实现前照灯光束的调整。

前照灯光束调整的控制电路如图5—12所示。

其工作过程如下：

（1）降低光束照射位置光束控制开关拨到“3”时，如图5—12a所示。

电流从灯光束控制执行器（促动器）端子6一降光继电器线圈一执行器端子4一光束控制开关端子6一搭铁构成回路。

前照灯降光继电器触点闭合。

于是电流从执行器端子6一前照灯降光继电器-电动机一前照灯升光继电器一执行器端子5一搭铁构成回路，电动机工作，使前照灯光束照射位置降低。

电动机转过一定角度后，限位开关工作，执行器端子6与4之间断开，前照灯降光继电器断开，前照灯光束停留在“3”的水平位置上。

（2）升高光束照射位置光束控制开关拨到“0”时，如图5—12b所示。

电流从灯光束控制执行器（促动器）端子6一升光继电器线圈一执行器端子1一光束控制开关端于1’光束控制开关端子6一搭铁构成回路。

前照灯升光继电器触点闭合。

于是电流从执行器端子6一前照灯升光继电器一电动机一前照灯降光继电器一执行器端子5一搭铁构成回路，电动机工作，使前照灯光束照射位置升高。

电动机转过一定角度后，限位开关工作，执行器端子6与1之间断开，前照灯升光继电器断开，前照灯光束停留在“0”的水平位置上。

3．前照灯延时控制前照灯延时控制电路可使前照灯在电路被切断后，仍继续照明一段时间后自动熄灭，为驾驶员离开黑暗的停车场所提供照明。

美国德克萨斯仪表公司研制的前照灯延时控制电路如图5—13所示。

其工作原理如下：

当汽车停驶切断点火开关时，晶体管VT，处于截止状态。

此时电容C，立即经风、R：

开始充电；当C，上的电压达到单结晶体管VU2的导通电压时，C1则通过其发射极、基极和电阻R，放电；于是在R，上产生一个电压脉冲，使晶体管VT3瞬时导通，消除加在晶闸管VT上的正向电压，使晶闸管VT截止；随后，Vl很快恢复截止，晶闸管还来不及导通，莳照灯继电帮失电而使其触点K’打开（如图示位置j，将前照灯电路切断，实现自动延时关灯的功能。

五、前照灯的分类

配光镜、反射镜和光源的组合体称为灯光组。

按照灯光组的结构不同，前照灯可分为半封闭式和封闭式两种。

1．半封闭式前照灯

它装用半封闭式灯光组。

其配光镜与反射镜用粘结剂等方法粘合，灯泡可以从反射镜后端装入，结构如图5—14所示。

半封闭式前照灯的优点是灯丝烧断只需更换灯泡，缺点是密2．封闭式前照灯它装用封闭式灯光组，其反射镜和配光镜熔焊为一个整体，形成灯泡，灯丝焊在反射镜底坐上，结构见图5—15所示。

反射镜的反射面经真空镀铝，灯内充以惰性气体与卤素。

这种结构的优点是密封性能好，反射镜不会受到大气的污染，反射效率高，使用寿命长。

但灯丝烧坏后，需更换整个灯光组，成本较高。

前照灯如按形状的不同又可分为圆形、矩形与异形前照灯；如按发射的光束类型不同又可分为远光灯、近光灯与远、近光灯几种，如按安装方式的不同，又分为内装式和外装式。

现代汽车为了加强流线型，极力避免突出部分，因此大多数汽车选用内装式前照灯。

将前照灯嵌在翼板内。