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1、第七章 照明、信号仪表及警报装置第一节 照明装置7.1.1 照明灯概述7.1.1.1 总则车辆使用的灯光可按用途分类。用于照明、信号或指示。例如，大灯用于夜间照明，转向信号灯用向其它车辆和行人发出信号，尾灯则指示自己车辆的存在和位置。除了一般的照明系统，根据地区和等级，车子还装有不同功能的系统。7.1.1.2 照明系统分类（1）车后灯警告系统尾灯、停车灯等的灯泡烧坏时无法从驾驶员处看到。车后灯警告系统通过组合仪表中的警告指示灯通知司机诸如尾灯和停车灯灯光损坏。系统由于灯光故障控测器控制，此探测器一般装在行李舱中。灯光故障继电器通过比较灯光正常时和线路开路时的电压检测灯光是否烧掉。如图7-1所示
2、。（2）DRL（白天行车灯光）系统在此系统中，发动机运行的同时，大灯或者大灯和尾灯自动点亮（即使在白天也这样），使其它车辆可以看到它。某些国家为安全起见，通过法律将它强制性规定为必装的系统。图7-1车后灯警告系统和DRL（白天行车灯光）系统如果此灯用夜间同样的亮度连续点亮，灯泡寿命将会缩短。为了防止这一情况，此的设置使DRL系统运行时，灯光亮度降低。如图7-1所示。（3）灯光提醒蜂鸣器系统/灯光自动关闭系统在灯光控制开关在ON位置时，即使点火开关在LOCK位置，大灯和尾灯连续点亮。本系统的目的是为了防止由于司机忘记关掉大灯和尾灯而把蓄电池的电用完。如果点火开关在LOCK或ACC位置处或者点火钥
3、匙已不在点火锁芯中，而司机门打开，那么此系统用蜂鸣器通知司机灯仍然亮着，或者自动关掉灯光。如图7-2所示。用蜂鸣器通知的系统称为蜂鸣器系统，自动关掉大灯的系统称为灯光自动关闭系统。（4）自动灯光控制系统当天黑下来需要打开大灯时，一般是司机操作灯光的控制开关。在此系统中，当灯泡控制开关处于AUTO（自动）位置时，自动照明控制传感器检测环境的照明水平。当暗的时候，系统自动打开大灯。自动照明控制传感器位于仪表盘的上部，某些车辆在照明开关上没有“AUTO”位置，在这种情况下，自动照明控制系统在OFF位置工作。如图7-2所示。（5）大灯光束水平控制系统车子的倾斜取决于负荷（乘员数目和行李的数量）。这就是
4、为什么大灯的光使对面来司机发生眩目的原因。图7-2 在此系统中，操作大灯光束水平控制开关，调整大灯的垂直角度。某些车辆中有一自动大灯光束水平控制系统，它自动将大灯调到最佳垂直角度。如图7-2所示。（6）放电大灯系统放电大灯的灯泡使灯泡内的氙气放电，能发射白光，与卤素等相比，光的分布更宽。放电大灯系统的特点之一是灯泡寿命较长。如图7-3所示。（7）进车照明系统夜里，因为车内很暗，难以看见点火开关和足部区域。此系统在车门关闭后，将点火开关照明灯及车内灯开亮一定的时间，使之能容易地将点火钥匙塞入锁芯，或者看清足部区域（只有车内灯处于DOOR位置时）。点亮的时间随型号不同而异。如图7-3所示。（8）车
5、内灯提醒系统让车内灯开着离开车子，可能使蓄电池的电放完。为了防止这一情况，在门虚掩或开着，点火开关在LOCK位置或点火钥匙没有插入点火锁芯情况下，此系统在经过一定时间后自动关掉车内灯（包括顶灯和点火钥匙锁芯的照明）。如图7-3所示。图7-37.1.2照明系统元件位置照明系统由下述元件构成：（如图7-4所示）1、 大灯/放电大灯（用于放电大灯的灯泡控制ECU/大灯）2、 车后组合灯（后雾灯）3、 灯光控制和变光开关（转向信号开关、前雾灯/后雾灯开关）4、 转向信号和危险警告灯5、 危险警告开关图7-4照明系统元件位置6、 转向信号类7、 灯泡故障传感器8、 集成继电器9、 自动灯光控制传感器10
6、、 大灯光束水平控制开关11、 大灯光束水平控制执行器12、 车内灯13、 门控开关14、 点火钥匙照明7.1.3 汽车前照灯汽车前照灯的照明效果直接关系着夜间行车的安全，因此世界各国交通管理部门都以法律形式规定了汽车前照灯的照明标准，以确保行车安全。其要求如下：(1)前照灯应保证车前有明亮而均匀的照明，使驾驶员能够辨明车前100m(或更远)内道路上的任何障碍物。图7-5 依次为：普通前照灯、氙气前照灯、LED（发光二极管）前照灯(2)前照灯应具有防炫目的装置，以免夜间会车时，使对方驾驶员目眩而发生事故。发光强度 光源的“亮度”各有差异。发光强度就是一种用来比较的标准。发光强度是光源投向特定方
7、向的可见光辐射。定义发光强度水平的单位是坎德拉(cd)。1 cd大致相当于一支蜡烛发出的光。被照射的表面，根据反射性质、发光强度和离开光源的距离，“亮度”会各有不同。 以下是几个规定的发光强度例子(单位是cd) 制动灯(单侧) 60185 尾灯(单侧) 412 雾警示灯(单侧) 150300 远光(全部最大值) 22 5007.1.4 汽车前照灯结构汽车前照灯一般由光源(灯泡)、反射镜、配光镜(散光镜)三部分组成，如图7-6。7.1.4.1 灯泡目前汽车前照灯所用的灯泡有普通灯泡(白炽灯泡)、卤素灯泡以及气体放电灯，白炽灯泡和卤素灯泡的灯丝均采用熔点高、发光强的钨制成，而气体放电灯（高强度放电
8、、弧光放电是电流通过某种气体时，使气体发出辐射放电现象（例如街道照明的钠灯、室内照明的荧光灯)。图7-8 H4卤阁灯泡1-钨丝；2-充碘或溴卤素；3-钨蒸发物；4-钨卤化物；钨沉淀物图7-7 白炽灯泡1-玻璃泡；2-灯丝；3-灯头；4-电气接头(1)普通灯泡。普通灯泡的灯丝用钨丝制成，玻璃泡内抽出空气，然后充以86的氩气和约14的氮气的混合惰性气体，以减少钨丝受热蒸发，延长其使用寿命，灯丝制成紧密的螺旋状。灯泡在长期使用后发黑，表明灯丝的损耗依然存在，因此并不能阻止钨丝的蒸发，如图7-7。图7-9卤阁灯泡(2)卤素灯泡。卤素灯泡是在惰性气体中加入了一定量的卤族元素(如碘、溴)，使得从灯丝上蒸发
9、出来的气态钨与卤族元素反应生成了一种挥发性的卤化钨，在扩散到灯丝附近的高温区域后又受热分解，使钨重新回到灯丝上，如此循环防止了钨的蒸发和灯泡黑化的现象，如图7-8所示。白炽灯泡发光效能一般为812 lmW(流明瓦)，卤素灯泡发光效能可达1820 lmW(流明瓦)，比白炽灯泡高20以上。由于卤钨灯泡体积小、耐高温、发光强度高、使用寿命长，故而目前得到广泛的应用，图7-9所示。(3) 气体放电灯。根据气体放电原理做成的光源，由于出现了光电子气体放电照明系统而在汽车上得到了新的发展。这种系统能较好地适应人眼，照射距离也比较远，既明亮，在路面的光分布也更为均匀。这一照明系统的耐久性通常与车的整个寿命相
10、当，无需更换。根据这种灯的性能可以设计出造型光滑且更为紧凑的前照灯。气体放电灯充人惰性气体氙和金属卤化物的混合物，同时还需要一个电子镇流器使它点火和工作。用1020 kV的点火电压使气体在电极之间发生电离，产生弧光放电电弧形状的导电路径(图7-10)。灯管用可调的交流电源(400 Hz)加热，使充人的金属物质蒸发，从而辐射出亮光。图7-10（灯丝与高强度放电电弧相比较）H7-卤素灯泡；D2S-气体放电灯在正常环境中，需要几秒钟使灯内的微粒电离，才能充分发光。将大的“启动电流”注入灯内可加速此过程，直到发出最大光亮，之后开始限制电流，只需85V的维持电压，就足以让电弧稳定。与常规灯泡相比，这种灯
11、有几个优点：使用寿命长，因为没有固态金属的蒸发，灯不会有机械磨损；由于气态混合物温度极高(4 000 K)，所以有高水平的光视效能；由于光视效能高，加之工作温度低使能耗低，所以总效率较高；D2S灯泡供多椭圆体系统(PES)的前照灯用(图7-11)；图7-11 D2S气体放电灯1-防紫外玻璃管；2-引线；3-放电腔；4-电极；5-灯座；6-电气接头图7-12 D2R气体放电灯1-玻璃管；2-放电腔；3-光闸；4-灯座；D2R灯泡有集成式光屏设计，用以产生显著的明暗分界（可与H4近光灯泡里的光屏相比拟），这种灯泡用于反射式前照灯，如图7-12所示。图7-13 反射镜（将光聚成平行光线）1-在焦点f
12、上的灯；2-反射器7.1.4.2 反射镜图7-14 透镜（产生所需的发射光）1-在焦点f上的灯；2-反射器3-透镜（散射镜）反射镜的表面形状呈旋转抛物面，一般由0.60.8mm的薄钢板冲压而成或由玻璃、塑料制成；其内表面镀银、铝或铬，然后抛光处理。目前反射镜内面采用真空镀铝的较多，如图7-13所示。(1)作用汽车前照灯中所装的反射器，其作用是尽量把灯泡的光收集起来达到最远的照射距离。前照灯的可能照明距离与透镜的孔径成正比，这是一条基本法则，而光视效能则是随反射器的包角(反射器深度)而增加。对前照灯设计的其他要求则随车辆造型的需求而变化(比如安装在平头车上还要配合车体形状等)。早先的反射镜几乎全
13、是抛物镜面。当今的设计为了适应不同需求采用了各种不同的结构，如阶梯式(渐变式)反射器、无级自由型反射器，以及根据光学成像技术设计的前照灯(PES多椭圆体系统)。 (2)反射将灯泡的散射(直射)光反射成平行光束，使光度大大增强，增强几百倍乃至上千倍，以保证汽车前方150400m范围内足够的照明。无论什么时候当光束碰到一个镜面都会出现反射现象。光的入射角与反射角相同。对不规则镜面也一样。前照灯抛物面反射器的设计原则是使光线离开焦点后平行于反射器轴射出(图7-13)。出射光与反射器入射光的相对强度(反射因素)取决于入射角和相关材料的折射率。用真空镀膜镀上铝层的反射器，其反射系数在90范围内。表面锈蚀
14、的反射器，其反射系数会跌到500%以下。这是前照灯反射器需着重考虑的防锈原因。反射器表面的质量和防锈蚀，是决定前照灯品质的主要因素。(3)反射器的焦距平均焦距较短的反射器能有效利用灯泡的光，效率高。这种反射器最大程度地包围着灯泡，把绝大部分的入射光变成远射的光束。它的焦距在1540 mm之间(抛物线顶端到焦点之间的距离)，然后用一个透镜把光线再行分配，成为预期的光影图案照射到路面上(图7-14)。图7-15 HNS反射器实例：反射器表面经数值计算，改变了光分布1-雾灯；2-近光灯；2a-轮廓灯孔；3-远光灯当今反射器的几何形状远不像纯粹的抛物线形状(有时完全不是)。有专用的数学方法来计算反射器
15、的几何形状(如HNS均匀的数字计算表面法)。其平均焦距f(反射器顶至灯丝中心的距离)是一设定数字，实际值在1525 mm之间。焦距缩短就有可能安装三个独立的反射器(图7-15)，供近光、远光和雾灯用(H1和H2灯泡)。它只占据常规H4抛物反射器的相同空间，但三者的光视效能却都有增强。在阶梯式的反射器或多面体式的反射器上可用分体设计软件PD2来确定多面体中的每一个体的平均焦距f。(4)反射器的材料反射器都用金属薄板或塑料精加工而成。薄板反射器制造的第一步，是进行深度模压，做成一个抛物面体或更复杂的几何形状(前已述及)；接着进行电镀或金属喷涂，形成一层防锈膜；然后上漆，形成光滑牢固的表面；最后用真空镀膜或喷涂技术做成铝反射层和特殊的保护层。密封薄金属壳体，得到一个非常光滑致密的表面，剩余的不平滑度不超过万分之一毫米。塑料反射器也是质量非常高的部件，采用高精度喷塑(热塑)或模压技术(硬塑)将它定型成永久性的几何形状。这种制造方法使反射器制品最终成为特殊的模样，还可以做成多隔间的产品。虽然不需要特别的防蚀措施保护基质，但仍然加了一层专门的保护膜。7.1
