汽车车灯的研究

毕业设计论文作者 学号 系部 专业 题目 汽车车灯的研究 指导教师 评阅教师 完成时间： 2011 年 5 月 23 日 汽车车灯的研究摘要：随着汽车电子技术和电控技术的不断发展，汽车车灯不断的陈出不穷。从卤素到 LED，汽车照明发展全解析，已经慢慢升华到另外一个层次，除了基础的照明之外，装饰成为其另外一个功能。当然，万变不离其宗，汽车大灯最根本的还是照明，从先前的卤素大灯到后来的氙气大灯，再到现在的 led 灯，照明效果和配套的装饰效果越来越突出。不同类型的车型配备不同类型的汽车照明，让人从直观上就能体会到照明的重要性，宏观上来来讲，它是汽车行驶过程中不可或缺的一个环节，微观上来说，它更是体现一辆车身份和地位的标志。关键词：汽车照明发展、卤素灯、LED、灯具改装、AFSAUTOMOBILE LIGHTS APPLIANCE RESEARCHabstract: As automobile electronic technology and electronic technology unceasing development, auto lamp constantly Chen are emerging one after another. combination measuring appliance will be the inevitable trend which the automobile measuring appliance will develop. From halogen to LED, automobile lighting development, has been slowly sublimate all analytical to another level, besides basic lighting, decorative become outside its another function. Of course, million remain essentially the Pope, cars headlamps most fundamental or lighting, from previous halogen headlamps to later xenon headlamps, and to the present led lamp, lighting effect and matching adornment effect more and more outstanding. Different types of vehicles equipped with different types of automotive lighting, let a person from intuitively can realize lighting up the importance of terms, macro, it is the indispensable automobile driving process each link, micro speaking, it also reflect a car identity and status symbol.Key word: Automotive lighting development, Halogen lamp，LED ,Lamps and lanterns modification,AFS目录1 引言12 汽车车灯的定义和分类12.1 车灯的定义 12.2 车灯种类 22.2.1 组合前照灯 32.2.2 组合尾灯 42.2.3 转向信号灯 52.2.4 牌照灯 63 从卤素到 LED 汽车照明发展全解析 63.1 卤素大灯 63.2 氙气大灯 73.3LED 大灯. 94 车灯增加智能功用 AFS 随动转向最高科技. 104.1AFS 随动转向（也叫车灯主动转向系统）.114.2 新君越随动转向氙气大灯保障夜间安全. 114.2.1 弯道照明模式.124.2.2 高速公路模式.134.2.3 城镇照明模式. 14小结.15致谢.16参考文献.161 引言对于汽车而言，最重要的莫过于安全，而汽车自身的各项安全性能的最终目的也无非是对驾驶员及车内人员进行有效和更好的保护。除了我们通常所知道的安全带、气囊等对于安全保障的各种硬性设施外，其实对于汽车而言，与安全息息相关的设施无处不在。就拿车灯而言，随着科技的发展和时代的进步，由最早的手提式照明到第一代的乙炔气前照灯，再到如今的第六代氙气大灯。而车灯也已经不仅仅只是为车辆提供照明功效的基础设施了。如日间行车灯、主动动转向前照灯的诞生让车辆在安全性能上更上一层楼。随着人们生活水平的提高，自驾游或开车返乡已经是司空见惯的事情，但高速行车无疑是存在安全隐患的，夜间的高速行车就更是危险中的危险。我们都知道，高速公路上很多大车的尾灯几乎是看不到的，而对于不熟悉的道路仅仅靠 GPS 导航页是不够的，夜间行车会出现很多盲区和死角。所以，这时候如果有一套优质的车灯，无疑是对自己以及车上的亲朋好友们的安全多增加了一层保障。所以千万不要将车灯的作用仅仅狭隘的局限于照明作用，其中涵盖的安全却是更值得我们去关注和重视的。2 汽车车灯的定义和分类2.1 车灯的定义 车灯就是指车辆上的灯具。 2.2 车灯种类2.2.1 组合前照灯组合前照灯在整辆车的前部，它主要起照明和信号作用。前照灯发出的光可以照亮车体前方的道路情况，使驾驶者可以在黑夜里安全的行车，组合前照灯按照光源可分为：卤钨灯、氙气灯，按照功能可分远光灯、近光灯、前转向灯、前位灯（表明车辆存在的位置灯） 。前雾灯国家法规未强制要求，可选配。 前车灯的分类：(1)卤素前大灯卤素灯其实就是一类特殊的白炽灯，其原理就是电阻上有电流通过时会发热，当温度足够高时时发出波长在可见光频段的黑体辐射。 卤素灯一般有两种：碘钨灯和溴钨灯，其原理是一样的。 白炽灯点亮时，虽然其灯丝温度不超过钨的熔点和沸点，但是仍然会有少量的钨在高温下挥发。 当挥发出来的钨原子遇到较冷的灯泡外壳时，就会凝结沉淀，久而久之灯泡外壳就会堆积一层发黑的钨膜。普通白炽灯用久了外壳发黑就是这个缘故。 如果在灯泡里充入一些碘，当灯泡点亮时，碘会挥发成气体，碘蒸气遇到较冷的钨，就会与其反应，生成低沸点的化合物碘化钨，从而使灯泡外壳沉淀的钨挥发。 碘化钨气体遇高温会分解。当碘化钨气体遇到灯丝时，就分解，将钨留在灯丝上，而碘则继续以气体形式在灯丝与外壳之间游离，当它再次来到灯泡外壳时，它又会与外壳上的钨反应 这样，一方面灯丝不停地将钨挥发到灯泡外壳上，另一方面碘又不停地把钨搬运回灯丝，这样灯丝挥发消耗的速度大大降低了，灯泡寿命得以延长。 于是，可以用碘钨灯制造功率很大的白炽灯，例如 1000 瓦。如果不加卤素，普通白炽灯如果做到这么大功率，寿命将会很短，难以实用。卤素灯已广泛应用于汽车照明领域。 (2)氙气灯氙气灯 HID 就是 High intensity Discharge 高压气体放电灯的英文缩写，可称为重金属灯或氙气灯。 它的原理是在 UV-cut 抗紫外线水晶石英玻璃管内，以多种化学气体充填，其中大部份为氙气（Xenon）与碘化物等惰性气体，然后再透过增压器（Ballast）将车上 12 伏特的直流电压瞬间增压至 23000 伏特的电流，经过高压震幅激发石英管内的氙气电子游离，在两电极之间产生光源，这就是所谓的气体放电。而由氙气所产生的白色超强电弧光，可提高光线色温值，类似白昼的太阳光芒，HID 工作时所需的电流量仅为 3.5A，亮度是传统卤素灯泡的三倍，使用寿命比传统卤素灯泡长 10 倍。氙气灯已广泛应用于汽车照明领域。 (3)雾灯装于汽车前部比前照灯稍低的位置，用于雨雾天气行车时照明道路。因为雾天能见度低，驾驶员视线受到限制。灯光可增大运行距离，特别是黄色防雾灯的光穿透力强，它可提高驾驶员与周围交通参与者的能见度，使来车和行人在较远处发现对方。 (4)LED 灯Light Emitting Diode,简称 LED，中文名称叫发光二极管。LED 灯带则是指把 LED 组装在带状的 FPC（柔性线路板）或 PCB 硬板上，因其产品形状象一条带子一样而得名。有没有 LED 灯是辨别好车与孬车的捷径。 (5)日间行车灯日间行车灯应在车辆发动机启动后自动开启。天黑后，司机需手动开启常规照明车灯，而日间行车灯随之自动熄灭。日间行车灯可让其他“道路使用者”更容易看清汽车，而且与现行近光车头灯相比能耗更低。日间行车灯只配备在少数好车上，成有好车的象征。 2.2.2 组合尾灯组合尾灯在整辆车的后部，主要是它主要起照明和信号作用，后车灯一般由后位灯、倒车灯、制动灯、后雾灯、后转向灯，和回复反射器组成。 制动灯分为两类：左右制动灯（两个）和高位制动灯（一个） 左右制动灯是后车灯的重要组成部分，一左一右分布在两边的后车灯里。它是红色的，红色有警示的意思。制动一踩灯就亮（包括手刹） 。制动灯是提示后面车辆自己的车要减慢速度或停车，后面的车就可以提前准备。现在的制动灯一般是雾灯，可以穿透厚厚的雾。也有用 LED 灯做制动灯。 高位制动灯，一般安装在车尾上部，以便后面行驶的车辆易于发现前方车辆制动，起到防止追尾事故发生的目的。高位制动灯作用是警示后面行驶的车辆，从而避免发生追尾事故。没有高位制动灯的车辆，尤其是底盘较低的轿车和微型汽车在制动时由于后刹车灯位置较低?通常亮度也不够，其后面跟随行驶的车辆特别是底盘较高的卡车、客车和公共汽车的司机有时很难看清楚。因此发生追尾事故的隐患就比较大。 大量研究调查结果证明，高位刹车灯能够有效地防止和减少汽车追尾事故的发生。因此，高位制动灯在许多发达国家得到了广泛的应用。例如在美国，按照法规要求从 1986 年开始所有新销售的轿车都必须装备高位制动灯；从 1994 年开始所有销售的轻型卡车也必须安装高位制动灯。倒车灯倒车灯装于汽车尾部，用于照亮车后路面，并警告车后的车辆和行人，表示该车正在倒车，倒车灯全部是白色的倒车灯在驾驶者挂上倒档是自动开启，主要是起提示作用和黑夜里的照明作用。 反光条在汽车后车灯里，起反光作用。当后面的车照射过来时，无论是从哪个方向，都可以沿原路返回，照射在后面驾驶者眼里，起提示作用。 （这里遵守物理反射定律） 2.2.3 转向信号灯用来向其它道路使用者表示左转或者右转向的灯具。法规要求为琥珀色。 转向灯的分类：(1)前转向灯在汽车前灯内，闪烁告知别人你的汽车转向。颜色是琥珀色。 (2)侧转向灯在汽车两侧 ，有的则镶嵌在汽车反光镜背面，闪烁告知别人你的汽车转向。颜色是琥珀色。 (3)后转向灯在汽车后灯内，闪烁告知别人你的汽车转向。颜色是琥珀色。2.2.4 牌照灯牌照灯它主要是照明车牌，使人们在黑夜中辨别车辆牌照。 3 从卤素到 LED 汽车照明发展全解析3.1 卤素大灯卤素大灯灯泡内的惰性气体中掺有某种卤族元素气体。卤素灯泡尺寸较小，壳体用耐高温、机械强度较高的石英玻璃和硬玻璃制成，充人惰性气体压力较高，掺入的卤素一般为碘或溴。因工作温度高，灯内工作气压比其他灯泡高得多又利用卤钨再循环原理，因此钨的蒸发受到了有效的限制。卤素大灯在相同功率情况下，卤素灯的亮度是白炽灯的 1.5 倍，而寿命是白炽灯的23 倍。卤素灯泡从外形上分 h1、h2、h3、h4 四种，其中 h4 双灯丝灯泡广泛用于前照灯，h1、h2、h3 灯泡为单灯丝灯泡常用作辅助前照灯（如雾灯和探照前灯） 。 卤素前大灯系统，前大灯配有分别对应远光灯 1(内侧灯泡)和近光灯 2(外侧灯泡)的不同系统3.2 氙气大灯氙气灯氙气大灯的全称是 hid（high intensity discharge lamp）气体放电灯，它利用配套电子镇流器，将汽车电池 12v 电压瞬间提升到 23kv 以上的触发电压，将氙气大灯中的氙气电离形成电弧放电并使之稳定发光，提供稳定的汽车大灯照明系统。目前氙气大灯经常被误读“疝气大灯”， “氙”xian 一声（阴平） ，与“仙” 字同音， “疝” 读 shan 四声（仄声） ，与“ 扇子”的“扇” 同音。氙气灯效果氙气灯与卤素灯效果对比氙气灯是一种含有氙气的新型大灯，又称高强度放电式气体灯，英文简称 hid intensity discharge lamp. 。氙气灯打破了爱迪生发明的钨丝发光原理，在石英灯管内填充高压惰性气体xenon 氙气，取代传统的灯丝，在两段电极上有水银和碳素化合物，透过安定器以 23000 伏高压电流刺激氙气发光，在两极间形成完美的白色电弧，发出的光接近非常完美的太阳光与普通灯泡相比，氙气灯泡有两个显著的优点：一方面，氙气灯泡拥有比普通卤素灯泡高三倍的光照强度，耗能却仅为其三分之二；另一方面，氙气灯泡采用与日光近乎相同的光色，为驾驶者创造出更佳的视觉条件。氙气灯具使光照范围更广，光照强度更大，大大地改善了驾驶的安全性和舒适性。卤素灯与普通灯泡一样有灯丝，而氙灯则是没有灯丝，这是氙灯与传统灯具最重要的区别。氙灯是利用两电极之间放电器产生的电弧来发光的，如同电焊中产生的电弧的亮光。高压脉冲电加在完全密闭的微型石英灯泡（管）内的金属电极之间，激励灯泡内的物质（氙气、少量的水银蒸气、金属卤化物）在电弧中电离产生光亮。这种光亮的色温与太阳光相似，但含较多的绿色与蓝色成份，因此呈现蓝白色光。这种蓝白色光大幅提高了道路标志和指示牌的亮度。氙灯发射的光通量是卤素灯的 2 倍以上，同时电能转化为光能的效率也比卤素灯提高 70%以上，所以氙灯具有比较高的能量密度和光照强度，而运行电流仅为卤素灯的一半。车灯亮度的提高也有效扩大了车前方的视觉范围，从而营造出更为安全的驾驶条件。汽车 hid 氙气灯与传统卤素灯不同，这是一种高压放电灯，它的发光原理是利用正负电刺激氙气与稀有金属化学反应发光，因此灯管内有一颗小小的玻璃球，这其中就是灌满了氙气及少许稀有金属，只要用电流去刺激它们进行化学反应，两者就会发出高达 4000k-12000k 色温度的光芒。它采用一个特制的镇流器，利用汽车电池 12v 电压产生 23000v 以上的触发电压使灯启动。启动时0.8 秒的亮度是额定亮度的 20%，达到卤素灯的亮度，并使大灯 4 秒以内达到额定亮度的 80%以上。在灯稳定后镇流器向灯提供约 85v 供电电压保持灯以恒定功率运转。3.3 LED 大灯LED 灯LED 灯在汽车方面应用已相当丰富，例如汽车车内照明、系统状态指示灯、日间行车灯、雾灯以及装备 LED 的后组合灯的车型目前也越来越多，在这其中最常见的还属刹车灯和转向灯。目前，装配 LED 照明灯具的汽车的价格也呈现出越来越低的趋势，例如自主品牌车型比亚迪、奇瑞，合资品牌上汽通用凯悦等车型的后组合灯也越来越多地使用了 LED 光源，而且 LED 在汽车信号灯中已经完全进入了市场中低端车型。 LED 前照灯作为一种新生事物，市场上反应一直是褒贬不一，但是 LED应用于汽车前照灯已被越来越多的汽车生产商和车灯生产商所重视。其主要原因还在于其相对其它光源具有节能和长寿命的优点。在当今环保和节能减排的社会环境下，LED 的发展前景宽广毋庸置疑。 LED 光源与环保低耗永远是紧密联系在一起的，2011 年欧洲将全面强制使用昼行灯（drl） ，而 LED 技术主要针对降低 co2 排放与燃油消耗的降低。 目前汽车前照灯的远近光灯主要使用卤素与氙气光源等单光源系统，这大大限制了汽车灯具的造型。但随着大功率 LED 技术发展，LED 作为远近光灯的光源成为可能。与此同时，LED 可采用多光源组合形式，这将完全改变汽车前照灯的形状和布置方式。过去用卤素灯或氙气灯光源无法实现的概念车造型，使用 LED 光源都能得以完美的实现。例如，LED 光源可以使用多颗光源排列，多只反射镜或透镜进行光学设计，让灯具更加紧凑。设计师们可以使用 2 颗LED 组合成近光灯，也可以用更多的模块来组合出近光灯，而这些模块可以完全的服从造型设计师的要求。 4 车灯增加智能功用 AFS 随动转向最高科技目前国内的中型车不仅装备了氙灯，而且还带有了更多的功能：随动转向、静态辅助照明、透镜、大灯清洗、和自动开启等其中科技含量最高、用处最大的就是 AFS 随动转向。智能车灯4.1 AFS 随动转向（也叫车灯主动转向系统）通常汽车的大灯不论亮度如何都有一定的照明范围，当在夜间行驶转弯的时候，会因为行驶角度问题出现一定的“盲区” ，这会在一定程度上影响行车的安全，在照明光线固定的情况下，这个盲区是不可避免的，所以“AFS 灯光随动转向系统”就应运而生了。它能够根据行车速度、转向角度等自动调节大灯的偏转，以便能够提前照亮“ 未到达 ”的区域，提供全方位的安全照明，确保夜间转弯行车的安全。智能车灯4.2 新君越随动转向氙气大灯保障夜间安全新君越所配备的 AFS 随动转向氙气大灯，提供内侧 7 度，外侧 15 度的转向范围，根据速度、方向盘转角等因素的变化，在各种路况下为驾驶者提供更宽广的照明视野，有助于提升车辆在夜间行驶的安全性。4.2.1 弯道照明模式没有随动转向大灯在弯道中的情况夜晚驾车最容易引发安全隐患的路况莫过于弯道了，由于普通车辆前大灯在弯道中并不能根据弯道实际的方向调整照射角度，因此在弯道的边缘很容易产生视野的盲区，加上车辆过弯的速度较快等因素，一旦有物体从视野盲区内突然出现，意外就很难避免了。配备了随动转向大灯的照明效果新君越在遇到这样的情况时，以向左转弯为例，左侧的大灯可以向弯心处最大偏转 7 度的照射角度，而右侧的大灯则可以最大偏转 15 度，使得原本处于视野盲区的弯道边缘也能够进入驾驶者的视线中，即使在速度较快的过弯状态下，驾驶者也能提前发现可能存在的安全隐患，采取制动、调整方向等措施，优雅而从容地避开危险，提升夜间行车安全。4.2.2 高速公路模式没有随动转向大灯在高速公路上的情况夜晚驾车走高速也是相当常见的一种用车情形，有经验的驾驶者通常会在夜间上高速公路的同时打开车辆的远光灯，目的在于让前大灯照射到更远一些，增加视野范围。但是这样做还是会存在以下两个问题：其一，远光灯会对前车以及相向车道上的车辆造成视线干扰，引发安全隐患；其二，远光灯无法增加侧面的照明范围，而夜间高速公路行车，最大的危险往往来自于行车道的侧面。配备了随动转向大灯的照明效果新君越的随动转向大灯在车速达到预设值并进入特定的公路后，自动进入高速公路模式。如上图所示，车灯不但能照射到更远的地方，更重要的是，通过头灯转向的方式，大大增加了侧面的照明范围，夜间在高速公路上行驶时，驾驶者的视野更宽广，这对提升夜间高速行驶的安全性将起到至关重要的作用。4.2.3 城镇照明模式没有随动转向大灯在城镇公路上的情况虽然夜晚在城镇道路驾驶时，车速通常不会很快，对安全性有基本的保障，但是城镇道路路灯照明效果较差，加上道路情况复杂，在没有信号灯的小路上，由于视野盲区的存在，路口发生交通意外，特别是人车事故还是非常多见的