現(xiàn)代汽車燈具

1、現(xiàn)代汽車燈具 主 任 : 魏學顏副 主 任 : 楊受根 主 編 : 黃佐賢 副 主 編 : 萬兵根 編 委 ( 以姓氏筆畫為序 ) :萬兵根 李淦海 張世榮 楊受根楊焱林 吳三多 周太明 姜兆慶黃佐賢 魏學顏前 言鑒于我國汽車燈具行業(yè)已經(jīng)得到迅速的開展壯大，目前已經(jīng)具備一定的規(guī)模和水平，但一直沒有一本較為全面系統(tǒng)的技術資料。為了滿足我國汽車摩托車燈具設計單位、制造廠家、研究所、檢驗以及管理部門的需要，以促進我國汽車燈具行業(yè)的標準開展，1998年江西豐林塑業(yè)建議國家汽車質量監(jiān)督檢驗中心長春組織編著一本關于汽車燈具的專業(yè)書籍，并愿意承辦出版事務。這對國家和燈具行業(yè)都是一件好事，于是雙方愉快的合作起

2、來。 經(jīng)過幾年的努力，?現(xiàn)代汽車燈具?終于問世了。盡管本書內(nèi)容粗淺，也不夠全面系統(tǒng)，但它畢竟有史以來中國人自己編寫的第一本有關汽車燈具的專著。本書的出版既是我國汽車燈具行業(yè)的一個階段性總結，也標志著我國汽車燈具行業(yè)的綜合技術能力已上升到一個新的水平。 本書涵蓋了汽車燈具相關的幾個主要方面，但不可能包羅汽車燈具所涉及的所有層面，尤其是一些深入的設計細節(jié)、具體的工藝參數(shù)以及個人積累的經(jīng)驗數(shù)據(jù)等，這些細微的局部有的帶一定的局限性，有的尚感不甚成熟以及其他諸方面的原因，不可能寫入書中。每一位編者只是從燈具的一個側面介紹一些根本知識，編者們集腋成裘，把每一個比擬完整的汽車燈具根底知識雛形奉獻給廣闊設計者

3、。誠然，燈具行業(yè)的每一位同仁對汽車燈具多有相當深入了解，但多側重于某一領域或某一方面，想了解燈具的其他方面的有關知識，查閱本書便可略知一二。對汽車燈具領域的新成員，本書也是一本便捷的入門資料。從這個意義上講，本書對我國汽車摩托車燈具行業(yè)應該有一定的參考價值。 由于編者的學識和視野所限，本書難以充分的反映我國和世界當前汽車燈具的根本狀況和最新水平，尤其是當代汽車技術的開展確實是突飛猛進，作為其部件的燈具真可謂是日新月異，很可能本書剛出版就已是一本內(nèi)容陳舊的書。這也是預料之內(nèi)，情理之中的事，因為汽車技術隨時都開展。我們之所以不揣冒昧的把本書奉獻給讀者，是期望它能拋磚引玉的作用，為今后我國繼續(xù)有內(nèi)容

4、豐富水平更高的汽車燈具新作面世鋪一段路基。受我國汽車燈具行業(yè)現(xiàn)狀的制約，也由于我們的水平所限，加之各方面的準備缺乏，也沒有經(jīng)驗，書中缺點錯誤和問題在所難免，懇請有關單位和專家以及廣闊讀者不吝指正。如發(fā)現(xiàn)錯誤和問題，請與黃佐賢主編聯(lián)系 04315901377。參加本書編寫的作者分工如下按章節(jié)順序：魏學顏研究員高工一汽副總工程師，國家汽車質檢中心原主任；楊受跟經(jīng)濟師江西車燈廠廠長，豐林塑業(yè)董事長；1.3、3.6、劉革工程師長春汽車研究所轎車部李淦海校；第2章屠其非講師上海復旦大學光源與照明工程系周太明教授校；第3章除3.6、3.11張伯林高工長春汽車研究所轎車部；第4章李真教授天津大學精密儀器與光

5、電子工程學院；第5章楊焱林高工湖北汽車燈具廠原總工程師；第6章姜強國工程師江蘇漁光車燈副總工程師楊焱林校；7.1王樹來高工天津市汽車廠匡伯銘校；7.4萬兵根工程師豐林塑業(yè)副董事長兼副總經(jīng)理匡伯銘校；7.6武進市東方玻璃工業(yè)模具制造部張世榮校；第8章黃佐賢研究員高工國家汽車質檢中心平安試驗室原主任工程師第9章除9.39.5許秀香高工中國汽車技術研究中心汽車標準化研究所；9.39.姜慶高工長春汽車檢測中心平安試驗室主任工程師； 第10章除10.10吳三多高工原安陽燈泡廠總工程師； 周偉副教授等上海復旦大學電光源研究所周太明教授校。另外，李發(fā)成老專家、熊世威老專家及中國模具工業(yè)總公司楊良先生等，都對

6、本書的問世給與了熱情的關心和積極的支持，在此一并表示衷心的感謝。目 錄第一章 概 論 11.1 汽車的照明平安及汽車燈具的行業(yè)管理114第二章 汽車燈具根本光學原理41414753第三章 汽車燈具的種類及要求53535459616666686969 74第四章 汽車用回復反射器8282824.3評定回復逆向反射器反光性能的根本術語和坐標系統(tǒng)84858892949596 97第五章汽車燈具的設計與計算方法101101103104116129133第六章 汽車金屬燈具的制造工藝143150166第七章 汽車燈具塑料與玻璃配光鏡及其加工1677.1塑料的種類、性質及用途167168171171173

7、173第八章 汽車燈具的室內(nèi)檢測176176179204210第九章 歐美汽車燈光標準法規(guī)體系綜述2142142152172192229.6美日汽車燈光標準、法規(guī)體系概況224226235237238第十章 汽車燈具光源239汽車燈具光源的開展狀況239汽車燈絲燈泡的標準240汽車用燈絲燈泡的種類254汽車用燈絲燈泡的技術要求及檢驗方法 255汽車燈具光源的開展 265第八章附錄268附錄1 歐洲ECE燈光法規(guī)例如304關于發(fā)射非對稱近光或遠近光并裝用白熾燈泡的機動車前照燈型式認證的規(guī)定附錄2 美國聯(lián)邦機動車平安法規(guī)FMVR燈光局部 310571.108 燈具、發(fā)射裝置和輔助設備附錄3 我國關

8、于汽車摩托車燈具的標準目錄 335附圖336附件339第五章附表354 HYPERLINK :/ 21-lamp /Article/List/List_60.asp 第一章 概論1.1汽車的照明平安及汽車燈具的行業(yè)管理1.1.1汽車燈具在汽車平安性中的重要作用隨著社會經(jīng)濟的開展，汽車已成為人類社會中不缺少的交通和運輸工具。有車就有平安問題。當今世界，汽車平安、環(huán)保與節(jié)能成了汽車開展的三大課題。汽車的平安性，是汽車運行中一個極為重要的性能。汽車平安性分為三大局部：主動平安性、被動平安性和防火平安性。所謂主動平安性，是指汽車設計者在汽車的配置中，采取一系列技術措施，以預防和減少平安事故的發(fā)生。其中

9、包括汽車夜間照明、各種指示信號、駕駛員視野、制動以及輪胎等。所謂被動平安性，是指在汽車中采取一系列技術措施，使得平安事故一旦發(fā)生時，可最大限度地防止或減少對人員造成的傷害。其中包括車身結構、平安玻璃、座椅、頭枕、內(nèi)外部凸出物以及平安氣囊等。防火平安性是預防汽車火災發(fā)生和發(fā)生火災后防止蔓延擴大的性能。汽車燈具擔負著照明和指示信號兩種功能，是主動平安性的重要組成局部。世界汽車平安事故統(tǒng)計資料說明：夜間發(fā)生的交通事故是白天的三倍，照明狀況不良時的事故率又是照明良好時的三倍。全世界每年汽車交通事故傷亡人數(shù)在1000萬以上，其中死亡者約50萬。我國交通事故統(tǒng)計資料顯示，僅1994年因燈光問題釀成的平安事

10、故就有近千起，造成三百多人死亡。足見汽車燈具在汽車平安性中的重要地位。汽車和車燈是密不可分的?？梢哉f有汽車就有車燈。自從18世紀汽車誕生起，最初的汽車上就掛有煤油燈。英國從1929年就開始實施道路車輛照明法，可見照明對汽車有多么重要。尤其現(xiàn)代汽車，電汽化程度大大提高，其照明和信號燈更是占有突出的位置。就其作用而言，汽車燈具可分為兩大類：照明裝置照明燈和信號裝置。其中照明燈的功能，是在黑暗環(huán)境中照亮汽車行駛前方的路面倒車燈照亮汽車前方，在倒車時也是照亮行駛方向。照明燈主要是指前照燈、前霧燈、倒車燈和牌照燈。其次像室內(nèi)燈、儀表等和行李箱燈也屬照明燈用。光信號裝置包括汽車信號燈和回復反射器。信號燈中

11、又包括轉向指示燈、制動燈、后霧燈和位置燈等。信號燈的功能，是向其他道路使用者說明本車的存在，以及本車將要轉向某一方向或正在制動減速等，以引起對其特別關注。事實上，前霧燈兼有照明和信號的兩種功能，它是在霧、雪、雨或塵埃蔓延等有礙可見度的情況下，為改善車輛前部道路照明和使迎面來車易于發(fā)現(xiàn)車輛的燈具。某種程度上講，倒車燈也兼有照明和信號兩種功能。汽車燈具的重要性以及車燈的演變汽車燈具的重要性 汽車和車燈是密不可分的。汽車前面總少不了兩個漂亮的大燈，好似一雙美麗的大眼睛。事實上，車燈對汽車來說，也確如人的眼睛一樣重要。在黑暗的環(huán)境中，如果沒有車燈，汽車將寸步難行。駕駛員的視力再好也無濟于事。駕駛員無法

12、看清周圍有無其它車輛、行人或障礙物存在，即使相撞前一刻，也全然不知。這種狀況是不可想象的。可見車燈對汽車從而對人，該有多么重要。所以，汽車從誕生之日起，就沒有離開過車燈。而且結構越來越復雜，功能越來越完善，制造也越來越講究?，F(xiàn)代汽車燈具簡直就是精美的工藝品。 1769年法國陸軍技術軍官庫格納特創(chuàng)造了木制的三輪蒸汽機車，作為炮車用，最高車速僅為4km/h。不幸的是這車撞到了兵營的墻上，這可以說是世界上第一起汽車平安事故?？梢娖桨矊ζ嚨闹匾浴６译S著汽車的開展和普及，交通平安越顯其重要性，因此，早在1858年英國就開始實施世界上最早的道路交通法。在汽車交通平安中，汽車燈具占有毋容置疑的重要位置

13、。因而，從1929年開始英國又制定并實施了道路車輛照明平安法，可見照明對汽車有多么重要。到20世紀50年代，日本、聯(lián)邦德國、法國、美國和澳大利亞等國家都先后制定了包括汽車照明的汽車平安法規(guī)。我國從1984年起，也陸續(xù)出臺了相應的標準。尤其現(xiàn)代汽車，由于公路條件的改善和汽車速度的提高對汽車電器化程度要求大大提高，其照名和信號燈更是占有突出的地位。 汽車燈具演變的簡單過程 1885年，德國工程師卡爾.本茨研制出世界第一臺汽油機為動力的三輪內(nèi)燃機，它卻是由金屬材料制成，汽車從此誕生并迅速開展起來。但要在夜間或黑暗道路行駛，必須有照明工具，可以說，有了汽車就有了車燈，車燈和汽車是同時誕生并同步開展的。

14、車燈的演變大體經(jīng)過如下幾個階段： 1煤油燈最初的前照燈是安裝在汽車的煤油燈。但煤油燈的發(fā)光強度太低，不能滿足照亮車前足夠遠路面的要求。為了提高前方路面照度，利用了1779年克魯平創(chuàng)造的帶片的式拋物面反光條反光鏡的雛形。用克魯平反光鏡的燈成為世界上第一只聚光燈，當時被稱之為強光無比的燈，它能將置于反光鏡焦點上的發(fā)光強度提高500倍。當時用這樣的反光鏡將裝置在汽車光源前方的兩只光源的光通量，反射會聚于一狹窄立體角內(nèi)并使之形成高強度光束的聚光燈式前照燈。除前照燈外，當時還規(guī)定汽車上必須配置一只朝向前方的紅色窗口信號燈的雛形。后來出現(xiàn)了乙炔作光源的牌照燈，由于用橡膠管向牌照燈供給乙炔不可靠且有危險，只

15、好也用煤油燈作汽車的后燈。 2. 乙炔燈 1879年白熾電燈出現(xiàn)后，人們很自然的想到把它應用到汽車上，但最初的嘗試失敗了。因為當時的真空白熾燈泡的燈絲是由碳絲做成的，很脆，經(jīng)不起汽車的震振動，特是它的輪廓亮度不夠高，僅為4*10000cd/m 左右cd坎德拉，光強度單位，而在汽車前方100M初產(chǎn)生1LX1L 勒克斯，照度單位的照度，至少需要光源輪廓亮度為32*10000cd/m。到1905年，乙炔開始用作車燈光源。這是因為乙炔等火燃的輪廓亮度約為7.2*10000cd/m, 比當時電燈所能到達的亮度幾乎亮一倍。乙炔是利用裝置在汽車腳踏板或車架上的輕便型乙炔發(fā)生器由碳化鈣和水發(fā)生化學反響而產(chǎn)生的

16、。行車時車體的顛簸或晃動剛好成為這個化學反響的“催化劑，一旦汽車停下來，那么反響漸弱，照明漸無。當時已有其他高度光源，雖然也在汽車上試用過，但都因為種種原因未獲成功，最終只有乙炔燈成為早期車燈的穩(wěn)定光源，而且一直沿用到1925年前后。 3電光源車燈 1913年創(chuàng)造了用螺旋鎢絲作發(fā)光體的充氣惰性氣體白熾燈泡，使發(fā)光效率由碳絲白熾燈泡的1lm/W提高到15lm18lm/W。美國當年就將它用到凱迪拉克汽車的前照燈上從而開始了汽車電器照明的時代。1017凱迪拉克汽車的前照燈開始采用反光瓦最早的車燈反光鏡以提高光能的利用率并增加照度。然而，乙炔前照燈仍然繼續(xù)使用了很長一段時間，只是逐漸的被電光源前照燈所

17、取代。產(chǎn)生這種情況的在于當時的發(fā)動機汽缸燃氣點火采用本身既為獨立電源的高壓磁電機，而發(fā)電機使用手搖柄啟動。汽車上即沒有發(fā)電機也沒有蓄電池。 1912年創(chuàng)造了用以啟動發(fā)電機的電啟動機，這就要求在必須裝置蓄電池，為給蓄電池充電又要求裝置支流發(fā)電機，這就給汽車采用電光源照明提供了必要的條件，也是必然的開展趨勢。但是，汽車電器設備啟動機、發(fā)電機、蓄電池、和電器照明設備在當時并非每輛汽車都具備，而是根據(jù)用戶要求另外安裝的選裝設備。所有汽車出廠都采用電器照明，實際上是從1925年開始的，此后電器設備系統(tǒng)就成為每輛汽車所必備。汽車燈具才在為青一色的電光源。 4對稱光前照燈 早期的電光源前照燈由燈泡、反光鏡和

18、防護玻璃組成后來由于封閉式前照燈的出現(xiàn)，為了區(qū)別，這種形式稱為半封閉式。發(fā)出中心對稱的光束，像手電筒一樣，只有照明功能，沒有防眩目功能。隨著車速的提高，要求車燈的亮度增加，這就使迎面車輛駕駛員的眩目問題變的突出起來。出現(xiàn)了在交會車時因前照燈的強光刺激造成駕駛員眩目而導致發(fā)生交通事故和撞車的嚴重問題。這就對前照燈提出兩個互相矛盾的要求：一方面使車前至少100米距離內(nèi)的路面和高度至少在兩米到米的障礙物得到足夠的照明，這就要求前照燈的最大發(fā)光強度要在10000cd以上；另一方面又要保證前照燈不使迎面車輛駕駛員眩目，這又要求在迎面來車前方的光強度不能超過400cd。如此懸殊的反差集于車燈一身，這個問題

19、一直成為車燈設計者 著力解決的主要矛盾。 5非對稱前照燈 為了解決道路照明和迎面駕駛員眩目的矛盾，1924年歐洲創(chuàng)造雙燈絲前照燈，從而開發(fā)了非對稱式前照燈。這種前照燈用同一燈泡的兩個燈絲分別作前車燈遠光和會車燈近光的光源。在近光燈絲的下方裝備了一個遮光罩，用它遮住投向迎面車輛駕駛員的燈光，其邊緣形狀可使光束照在路面上形成一個明暗截止線。對道路迎面來車半邊只照亮 以下局部，從而可以防止迎面車輛駕駛員產(chǎn)生眩目；而在本車前方那么以較高的亮度照亮路面足夠遠的距離100米以上和足夠高兩米以上的空間，從而可以保證本車良好的前方照明。其后美國從1932年起也開發(fā)出另一種非對稱式近光前照燈。雖然沒有歐洲燈那樣

20、清晰的明暗截止線卻通過反光鏡和配光鏡的特殊設計，使每只前照燈的近光光束寬度受到限制，從而使高亮度光束只照亮本車前方路面，迎面來車一側僅受到較弱光的照明。由于非對稱光束的要求，燈前的防護玻璃變成配光鏡，其上加工出許多光學花紋，起到按需要改變光場，重新分配光線的作用。 6.封閉式前照燈 1940年以后美國研制出封閉式前照燈，他把光源、反光鏡和配光鏡作成密封的一體。遠光燈絲設計成短直圓柱狀置于反光鏡的焦點上；而近光燈絲的位置設計在略高于光軸的水平面上，使光束經(jīng)反光鏡反射后向光軸下面傾斜并向右側偏移對右側通行，使近光的光場變的不對稱。1955年曾對上述系統(tǒng)進行改良，將遠光光束的軸線提高度，并采用了配光

21、屏以保證迎面車輛駕駛員的眼睛不受近光燈絲直射的照射。7. 鹵鎢前照燈 20世紀50年代末開發(fā)出鹵鎢燈泡后，很快被前照燈采用，使非對稱式近光前照燈系統(tǒng)到了顯著的改良。前照燈使用的鹵鎢燈泡主要是單燈絲的H3和雙燈絲的H4。它的發(fā)光效率可到達221m/w251 m/w，比一般白熾燈泡增高約50%，燈泡壽命也大幅度提高。 在整個電光源的開展中，前照燈根本上采用拋物面反光鏡。這種反光鏡為一拋物線繞其軸旋轉而成，它的作用是收集、會聚來自燈泡的光線，并將此光線以平行于光軸方向射出。符合法規(guī)要求的燈光分布，由燈泡、反光鏡和配光的共同作用來到達。這種反光鏡沿用了長的一段時間，大約半個世紀左右。 8自由曲面前照燈

22、 自由曲面簡稱FF前照燈的反光鏡曲面不是規(guī)那么的幾何圖形，它是計算機通過復雜的運算、優(yōu)化臨界參數(shù)、應用仿真程序而產(chǎn)生的三維曲面。這種前照燈不需要配光鏡，從自由曲面反光鏡反射出的光線即為滿足法規(guī)要求的光型，它起到了拋物面前照燈中反光鏡和配光鏡雙重作用。反光鏡也不在用金屬材料制成，而是用熱固性塑料Bulk M oulding Compound,簡稱BMC一次精密注塑成型；配光鏡也無需設計光學花紋，采用無紋配光鏡而且其材料也不再是玻璃，而是聚碳酸酯 簡稱PC塑料。自由曲面前照燈無論從設計、結構或材料上來講，都是一次重大的進步。 9 投影型前照燈以往的電光源前照燈，由于其結構特征被稱之為反射型前照燈。

23、1984年聯(lián)邦德國海拉車燈公司推出新一代前照燈投影型前照燈也稱DE燈，并從1990年起投入批量生產(chǎn)。投影型前照燈由燈泡、反光鏡、擋板、凸透鏡和配光鏡組成。它要求精確的裝配，可獲得準確而清晰的明暗截止線。近年來，我國生產(chǎn)的高檔轎車也采用了投影型前照燈。 10高強度放電燈簡稱HID燈，也叫氣體放電燈。從1995年起，歐洲法規(guī)批準使用這種燈。現(xiàn)在寶馬、奔馳、保時捷、奧迪等高檔轎車都相繼使用了這種前照燈.高強度放電燈所使用的燈泡是充入高壓氙氣的D2R或D2S型燈泡。D2R燈泡適用于反射型前照燈；D2S燈泡適用于投射型前照燈。燈泡的啟輝電壓為25KV，電源仍然使用車上配用的12V直流電源。HID燈的配光

24、鏡可為無紋塑料配光鏡，反光鏡的反射型和投射型兩種。當然，也可以使用自由曲面反光鏡。這種燈具發(fā)光效率高、亮度大、消耗能量小、可靠性高、壽命長、不受車上電壓波動影響等許多優(yōu)點，是當代最新型的汽車前照燈。 11光纖前照燈光纖車燈是根據(jù)光的全反射原理利用光源纖維來實現(xiàn)光的傳導而開發(fā)出的最新一代汽車燈具。它由光源、反光鏡、光纖和輸出組件等局部組成。光纖車燈既可作為前照燈，也可用于前霧燈，更廣泛地應用于汽車室內(nèi)的各種照明。光纖照明技術改變了傳統(tǒng)汽車燈具的結構，將使車燈技術進入一個全新的時代。但目前尚處于開發(fā)階段，其昂貴的本錢限制了它在汽車產(chǎn)品中的應用。一旦障礙被克服，光纖照明技術將迅速而廣泛地應用于汽車生

25、產(chǎn)，將會使汽車燈具呈現(xiàn)出嶄新的面貌。前照燈是車燈中要求最高、結構最復雜、設計和制造難度最大的車燈。它的開展變化也代表了車燈的整體演變。至于信號燈，其光源是與前照燈同步開展的，其變化也多表現(xiàn)在結構方面，如組合燈、復合燈、混合燈以及最新流行的將后信號燈的左、右兩局部連成一體的整體后組合燈等待。采用發(fā)光二級管LED作信號燈光源是信號燈的一個創(chuàng)新，這一技術飛越使信號燈在光源和結構兩方面都以全新的面貌出現(xiàn)。輝光放電燈氖燈作為高位制動燈出現(xiàn)在信號燈的行列中，也是近年來信號燈的一個新開展。國內(nèi)外汽車燈具的新開展 概述 隨著國民經(jīng)濟的開展，汽車工業(yè)成為國家的支柱產(chǎn)業(yè)。當前汽車工業(yè)的飛速開展對汽車照明提出了越來

26、越高的要求。汽車照明質量的好壞，對行車平安是非常重要的，因此當今世界各國的法規(guī)都對汽車照明有著嚴格的要求。 燈具的設計不但要符合法規(guī)上平安性的要求，還要滿足一些其它方面的要求，如外型要以整個汽車的外型融為一體，美觀實用，符合空氣動力學的要求，使駕駛員和乘客感到舒適、方便。因此目前車燈設計技術也隨著汽車工業(yè)的開展而日新月異。 符合人機工程學要求前照燈分類 汽車前照燈按照其光學系統(tǒng)可分為反射型和投影型。由于各種類型的前照燈的結構和設計方法各不相同，因而其光能的利用率也各不相同，圖為各種前照燈系統(tǒng)近光燈的光能利用率比擬。一、反射型前照燈 反射型前照燈按反光鏡的形狀可分為拋物面型和自由曲面型。其區(qū)別在

27、于反光鏡曲面的形狀及計算方法不同。 1.拋物面前照燈 拋物面型前照燈又分為單焦距和多焦距兩種。 工作原理：首先，反光鏡接收、會聚燈泡發(fā)出的光線；然后，光線經(jīng)配光鏡的轉移和散射，最后，形成滿足法規(guī)要求的光形圖。(1)單焦距拋物面前照燈 單焦距拋物面反光鏡曲面由一條拋物線繞其軸旋轉而成，它的作用是采集、會聚來自燈泡的光線，并以此光線以平行于光軸方向射出。 對于單焦距的近光燈，只有大約55%的反光鏡曲面被有效利用圖。 (2)多焦距拋物面前照燈 為了充分利用反光鏡曲面，出現(xiàn)了多焦距反光鏡，即反光鏡曲面由多個不同焦距的曲面片組成如圖，它同單焦距反光鏡相比，能夠大大提高反光鏡曲面的利用率，同時提供更加良好

28、的路況照明。 2.自由曲面前照燈FF前照燈 自由曲面FREE-FORM,簡稱FF前照燈經(jīng)力了兩個開展過程： (1)多光面前照燈是自由曲面前照燈的初級階段，它的反光鏡由多個自由曲面組成，同傳統(tǒng)的拋物面前照燈相比，這種前照燈的反光鏡的利用率更高。但其最大缺點是：由于各反光鏡的傾斜角不同，導致不心要的雜散光出現(xiàn)，有可能使對面的駕駛員眩目。 (2)自由曲面前照燈是高級階段，其反光鏡曲面為一光順的不規(guī)那么幾何形狀。它是計算通過復雜運算、優(yōu)化臨界參數(shù)、應用仿真程序而產(chǎn)生的曲面。 從自由曲面反光鏡反射出的光線即為滿足設計和法規(guī)要求的光線，它起到了拋物面前照燈中反光鏡和配光鏡的雙重作用。故無需再設計配光鏡上的

29、光學花紋，也就是說，自由曲面反光鏡同時也完成配光鏡的偏移和散射功能圖。 對于自由曲面的反光鏡的近光燈，幾乎近100%的反光鏡曲面被有效利用圖。分段式反光鏡是最正確的設計方案，可以得到理想的光形。 連續(xù)性反光鏡存在很大的設計局限性，這種曲面上不允許有臺階和拐點。這種曲面的優(yōu)點是產(chǎn)生不必要的光線的可能性較小。 多面式反光鏡由于曲面形狀的突變，會產(chǎn)生許多不必要的光線，有可能導致眩目的產(chǎn)生，但這種反光鏡的最大優(yōu)點是具有非常明亮的外觀。 自由曲面反光鏡還具有如下優(yōu)點： (1)光線完全能夠滿足法規(guī)中高達60度可見角的要求。 (2)通過無紋配光鏡可以清晰地看到前照燈的內(nèi)部結構。 (3)使汽車前照燈的設計具有

30、更大的自由度。 注意：由于自由曲面前照燈使用的是無紋配光鏡，非常容易看見反光鏡外表的灰塵顆粒及配光鏡中的氣泡，故無紋配光鏡意味著很高的生產(chǎn)和開發(fā)費用。 值得一提的是，由于前照燈中通氣孔的存在，使前照燈中偶爾會有水珠或水汽產(chǎn)生，但這對燈的實際功能不會有什么影響，因為在汽車行駛或翻開前照燈時，水珠與水汽會很快蒸發(fā)掉，這種情況不代表前照燈質量的降低。 二、投影型前照燈 1.結構與工作原理 投影型前照燈正如名字所表示的，其工作原理與投影幻燈機相同，由燈泡、反光鏡、擋板、凸透鏡和配光鏡組成。 反光鏡曲面為復合橢球面，其橫截面為橢圓，縱橫面為橢圓，燈泡位于橢球面的第一個焦點處，橢球面的第二個焦點同凸透鏡的

31、焦點重合。 由位于橢球面第一個焦點處的燈泡發(fā)出的光線經(jīng)反光鏡反射后，在第二個焦點會聚，經(jīng)凸透鏡折射后，成為平行于光軸的光線；再經(jīng)配光鏡的折射，形成滿足法規(guī)要求的光分布。 投影型近光燈系統(tǒng)還使用了擋板，擋板的作用是遮擋一局部光線，形成法規(guī)要求的明暗截止線圖 設置在第二焦點附近的擋板遮擋了一局部的反射光，因而可以非常容易地獲得非常清晰的明暗截止線。 2.投影型前照燈分類 投影型前照燈分為“DE前照燈和“超級DE前照燈。 第一只“DE前照燈使用的是三軸橢圓面反光鏡，現(xiàn)在的“DE燈反光鏡是經(jīng)計算機優(yōu)化的自由曲面，只有一局部類似橢圓面。 “超級DE前照燈使用的也是自由曲面，只是它將光的利用率從“DE前照

32、燈的大約36%提高到52%.它是通過計算機優(yōu)化設計反光鏡和配光鏡的曲面，使擋板盡量少地遮擋反光鏡反射的光線，從而實現(xiàn)反光鏡的利用率的目的。 雖然“DE前照燈的專利是在20世紀30年代被授予的，但它在汽車制造業(yè)中一直未被采用。直到后來，隨著生產(chǎn)技術的提高才使大批量生產(chǎn)“DE燈成為可能。 1984年，聯(lián)邦德國HELLA車燈首次批量生產(chǎn)此燈，并將它裝于群眾公司生產(chǎn)的GOLF1轎車上。 雖然這只是投影型前照燈的雛形，但它畢竟使汽車前照燈技術向前邁出了一大步，為汽車前照燈的開展開辟了一片嶄新的天地。 投影型前照燈的開展經(jīng)過了經(jīng)下幾個步驟： (1)反光鏡和透鏡曲面由二次曲線旋轉而成，使用H1燈泡，近光燈擋

33、板結構簡單。(2)具有自由曲面反光鏡的、高效的“超級DE燈如圖右。 (3)使用金屬的自由曲面反光鏡，采用高精度、低本錢的光學系統(tǒng)如圖左。(4)增加了拋物面反光鏡環(huán)，使透鏡周圍看起來更加明亮。 (5)生產(chǎn)出直徑為70mm的透鏡，它使“超級DE前照燈質量較輕，且投射到配光鏡上的光線密度較小。 (6)無近光燈擋板，高效的“DE燈。 (7)使用40mm透鏡。 使用40mm透鏡是為了滿足造型需要，從光學角度講，應首選大直徑的透鏡。因為透鏡直徑的減少意味著光透過的面積減少，40mm透鏡的外表積只有70mm透鏡的1/3。也就是說對于使用40mm透鏡的前照燈來說，投射到配光鏡上的光線密度較大，這就增加了塑料配

34、光鏡的設計難度。只要配光鏡外表稍臟一點，就會造成前照燈眩目程度的明顯增大。這一點也危及到帶有小透鏡的XENEON前照燈的應用，尤其在這種新型前照燈誕生的初級階段。 從光學的角度來講，DE燈只能用于近光燈和霧燈系統(tǒng)，遠光燈系統(tǒng)最好仍使用傳統(tǒng)的反射型燈光系統(tǒng)。 三、高強度放電燈 1.概述 高強度放電燈HighIntensityDischargeLamp，簡稱HID燈，也叫氣體放電燈GasDischargeLamp，簡稱GDL。由于這種燈充入的是氙氣，故有時也稱之為氙燈。從1995年起，歐洲法規(guī)批準使用此燈。目前，寶馬-7系列、奔馳-E級、保時捷、和奧迪等高檔轎車都相繼使用了這種前照燈。 高強度放電

35、燈使用的是一種新型光源，與其相應的其它電子元件也是為這個光源專門設計的。但它與傳統(tǒng)的前照燈系統(tǒng)具有相同的機械和光學元件，故法規(guī)對鹵鎢前照燈的要求在這里也是適用的。 2. 高強度放電燈的特點 與傳統(tǒng)的前照燈相比，HDI前照燈系統(tǒng)提高了駕駛的舒適性和平安性。特別是在彎道上，能夠盡早地觀察到道路邊緣行人、騎車者及障礙物。 此外，HID前照燈還具有以下特點： (1)發(fā)光效率高、亮度大、消耗能量小、可靠性高、壽命長、不受車上電壓波動影響； (2)在限制地面照明的同時，改善橫向分布； (3)在限制最大照度的同時，擴大亮區(qū)范圍； (4)限制左車道的照度，以減少雨天和路面潮濕時，反射光對對面來車的眩目效應。

36、3. 高強度放電燈工作原理及步驟 (1)工作原理 從普郎克公式可知，在高等離子體溫度的氣體放電室中，會產(chǎn)生高的可見光區(qū)光譜輻射密度。 氣體放電燈就是此理論的實際應用：系統(tǒng)接通之后，氣體放電燈在幾毫秒內(nèi)由控制回路觸發(fā)點火裝置，在電極之間產(chǎn)生火花放電，放電弧建立在橫向定位的金屬電極之間，電弧中心的平均溫度為5000K，管內(nèi)物質氙氣，少量的金屬蒸氣和金屬鹵化物在電弧中電離，并傳導電流。由于高溫，導致碰撞激發(fā)。當壓力接近60bar時，線光譜變寬形成帶光譜。 (2)步驟 系統(tǒng)接通后，由調壓單元中的高頻直流交流直流變換器將汽車上的12V直流電轉換成85V維持燈泡工作的直流電。 由調壓單元將85V直流電轉換

37、為使放電燈泡放電所需的25KV高壓電，點火單元將此高壓脈沖加在放電燈泡的兩電極上每10ms點火7次，產(chǎn)生電孤，繼而氣體電離發(fā)光，電離的氣體產(chǎn)生并傳導電流，使燈泡中的金屬鹽蒸發(fā)。此時，光源發(fā)出的光是最終光通量的1/3。3s后，所有金屬鹽蒸發(fā)完畢，燈泡發(fā)出的光到達工作光通量。光源達正常輸出后，調壓單元向放電燈泡提供的是85V的工作電壓。放電燈的發(fā)光顏色由燈泡中的金屬鹵化物和氙氣體共同決定。 前照燈系統(tǒng)的組成 (1)反光鏡和配光鏡 傳統(tǒng)前照燈系統(tǒng)中反光鏡的作用是將位于焦距處的燈泡發(fā)出的光線變成平行于光軸的光線，配光鏡的作用是將由反光鏡反射出的平行光線通過配光鏡上的光學棱鏡轉為法規(guī)要求的配光光形。 如

38、果將HID光源裝入傳統(tǒng)的鹵鎢燈反光鏡內(nèi)，光效率將增加一倍，光通量將增加250%.但亮度超過法規(guī)要求，這將意味著增大了對面來車司機眩目的可能性；最大照度將遠遠超過100lx，道路也被照得太亮。特別是HV危險點和75R亮點。這種情況下，就需要通過改變反光鏡的幾何形狀來修定照度值，使其滿足法規(guī)要求。HID的配光鏡為無紋塑料配光鏡，反光鏡有反射型VFR和投射型PES兩種。圖為鹵鎢前照燈、反射型HID前照燈的等照度曲線。 (2)光源 HID前照燈系統(tǒng)可使用DI、D2、D1S、D2S和D2R五種放電燈泡作光源。 D1和D1S為HID燈的第一代光源，D2、D2S和D2R為第二代光源，其區(qū)別為：D1和D2所使

39、用的高壓線被牢固地焊接在調壓系統(tǒng)中，燈泡不可以更換。D2、D2S和D2R使用的是耐高壓的連接器，且連接器和燈座集成一體，故D2和D2S燈泡可以更換。D1S和D2S燈泡在原放電燈泡D1和D2的根底上附加一玻璃外殼，玻璃外殼里參加一些特殊物質使放電燈泡具有良好的熱特性，同時可以免受環(huán)境影響，并能減少紫外線輻射。D2R燈泡在D1S和D2S根底上，又在玻璃外殼上增加了遮光片，作用是遮擋來自光源的光線，形成符合法規(guī)要求的近光燈明暗截止線。 目前大量使用的是D2S和D2R燈泡。D2S燈泡適用于投射型反光鏡系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，燈泡外緣發(fā)出的光線容易控制；D2R燈泡適用于反射型反光系統(tǒng)。 HID光源內(nèi)充如的是氙

40、氣、水銀蒸汽和少量的金屬鹵化物。燈泡內(nèi)的氙氣壓力為800kPa900kPa，充入高壓氙氣的目的是縮短燈的點亮時間。光源發(fā)出弧光的形狀受電流類型直流或交流及燈泡內(nèi)的氣體壓力等因素影響。 各種放電燈泡可在開關接通后的秒的時間內(nèi)到達與普通H4燈泡相當?shù)墓廨敵?，以滿足行駛要求，到輻射出全部光通量大約需3s。 HID燈從系統(tǒng)接通到達正常輸出所需的時間由燈泡和供電系統(tǒng)的參數(shù)決定。 HID光源有關的技術數(shù)據(jù)如表。 不同廠家的HID光源工作所要求供電類型直流或交流也不同，交流供電可以產(chǎn)生高度穩(wěn)定的電漫弧，能減少燈泡在光色和亮度方面局部差異，從而保證光的質量。 (3)調壓單元 調壓單元是一個獨立于汽車供電系統(tǒng)之

41、外的系統(tǒng)，它的主要作用是限制放電燈泡的工作電流，向燈泡提供所須的點火電壓和正常工作電壓。通常在調壓單元中還集成了防漏電、防短路、防急性錯誤等保護電路。另外，滿足法規(guī)要求的電磁兼容電路也包括再內(nèi)。 點火期間，為了不損壞電極，調壓單元將放電燈的功率限制在75W，電流限制在；輸入穩(wěn)定后，將功率限制在35W。圖為調壓單元方框圖。 HID前照燈同鹵鎢前照燈的比擬：(1)性能 HID燈通過氣體電離發(fā)光，鹵素燈通過加熱鎢絲發(fā)光。雖然放電燈泡電孤長度和直徑與傳統(tǒng)鹵鎢燈的鎢絲差不多，但同普通的H4鹵鎢燈相比，HID前照燈光源的發(fā)光率和照明寬度提高2倍，照明深度增加50%，亮度增加2倍，壽命提高4倍以上。正常情況

42、下，放電燈泡的壽命同汽車的壽命差不多。 鹵鎢燈泡或白熾燈泡會因燈絲斷裂而突出熄滅，而放電燈泡發(fā)生故障時會逐漸變暗，使駕駛員會及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施。由此看出，放電燈泡比普通鹵鎢燈泡的平安性更高。 HID燈通過選擇適宜的管內(nèi)物質可以使光輻射主要位于可見光區(qū)，對于紫外區(qū)，特別是紅外區(qū)的紅光譜，其反射能量較少。再加上放電管尺寸小，通過、輻射、對流和傳導的熱損失也就小，這樣產(chǎn)生高的系統(tǒng)溫度所需要的電功率就低。當溫度約為3000K時，灼熱鎢絲所反射的連續(xù)光譜有很大一局部是無效的紅外輻射，也就是說，有一局部電能通過熱輻射而消耗掉。例如HI燈泡，功率為68W時的光源量約為1500lm，光效為23lm/W；而

43、HID光源，當輸入僅為35W時，其光通量就為3000lm.光效超過80ml/W。一個35W的HID光源可產(chǎn)生55W鹵素燈2倍的光通量。 (2)光譜及色溫 與鹵鎢燈相比，HID燈的色溫更高，約為4500K，介于鹵鎢燈色溫約為3200K和太陽色溫約為6000K之間。HID燈發(fā)出的光呈淡藍色，更接近太陽光；而鹵鎢燈泡發(fā)出的光呈黃色。 圖為HID前照燈和鹵素前照燈在可見光區(qū)的光譜分布比擬。 由光譜圖可看出，HID光源發(fā)出的可見光局部明顯高于不可見光，而鹵鎢燈相反。 (3)可靠性 傳統(tǒng)的鹵鎢燈泡中使用的是鎢絲，由于鎢絲較脆，受到?jīng)_擊與振動后容易折斷。HID前照燈使用的是雙金屬電極，不易損壞，可靠性較高。

44、 (4)安裝深度 HID前照燈大大地降低了安裝深度，對于反射型反光鏡系統(tǒng)，反光鏡尺寸可降至150*60mm，傳統(tǒng)的H4的反光鏡要獲得相同的光形，要求反光鏡為200*140mm，從等照度曲線中可以看出反射型反光鏡系統(tǒng)在使光形變形的同時，限制了地面的照明。透鏡直徑為60mm的投射型反光鏡系統(tǒng)的光強度級更高，圖中的101x和20lx等照度曲線可以看出這一點。為了獲得較大的光強度級，對于反射型反光鏡，就要加大反光鏡的尺寸Z向；對于投射系統(tǒng)要求增加其深度X向，即設計彎曲半徑較大的反光鏡，這樣可以使燈泡發(fā)出的光絕大局部照射到反光鏡上，用于道路照明。 6.其它應用 (1)遠/光轉換結構 由于法規(guī)要求的遠/近

45、光的光形及照度值不同，故一般情況下，HID前照燈中的遠/近光使用的是各自獨立的光源，但通過使用特定的裝置，可以實現(xiàn)遠/近光共同使用一個光源。 例如，在燈泡附近安裝一擋板，通過控制擋板的位置來實現(xiàn)遠/近光之間的轉換圖 反光鏡系統(tǒng)由上下兩個反射型反光鏡組成，上半局部反光鏡為近光設計，下光局部為遠光設計。擋板可由電機帶動左右搖動。當擋板向右移動至極限位置時，射向反光鏡下半局部的光被擋板擋住，此時由前照燈發(fā)出的光為近光；當擋板向左移動至極限位置時，那么在近光燈中疊加了遠光，此時由前照燈發(fā)出的光為遠光。由于近光已處于工作狀態(tài)，故在翻開遠光時，省去了放電的啟動時間。 (2) 前照燈自動水平調節(jié)機構為了更好

46、地減少眩目的產(chǎn)生 , 德國法規(guī)部門規(guī)定 1990 年后生產(chǎn)的裝有 HID 前照燈系統(tǒng)的汽車需裝有前照燈自動調節(jié)裝置。自動水平調節(jié)機構是利用軸傳感器檢測出的車輛狀態(tài)信號通過前照燈內(nèi)部伺服電機 傳動裝置 , 在幾毫秒之內(nèi)校正前照燈反光鏡位置 , 確保在各種駕駛和車載條件下的最正確照明。四、光纖前照燈1. 概述傳統(tǒng)的汽車燈具每組由一個光源、一個反光鏡和一個配光鏡組成 , 通常一輛汽車包含十幾組燈具。光纖照明技術改變了傳統(tǒng)汽車燈具的結構 , 使汽車燈具產(chǎn)品具有全新的熱力學和機械特性。2. 光纖系統(tǒng)(1) 工作原理眾所周知 , 對光線而言 , 當入射角大于某值時 , 兩種介質的分界面會把入射光全部反射回

47、原介質中去 , 這種現(xiàn)象被稱為 全反射 或 完全內(nèi)反射 。光學纖維就是利用了全反射原理。對一條光纖而言 , 將低折射率的玻璃包在高折射率的玻璃外面如圖 , 由于芯子的折射率n1大于包皮的折射率n2 , 芯子內(nèi)入射角大于臨界角的光線將在臨界面上發(fā)生全反射。(3) 反射損失 全反射理論上可使入射光全部反射回原介質。但實際上還是存在一些損失的 , 其主要原因為 : 光在沿透明光導管傳播時 , 光導材料的吸收和散射、由反射外表的微觀不平度所產(chǎn)生的散射以及端面的菲涅爾反射和不完全的內(nèi)反射。因此 , 要求光纖材料具有很好的物理及化學特性 , 主要表現(xiàn)在以下幾方面 : 給定光譜 區(qū)域的折射率、透射率、熱膨脹

48、系數(shù) ; 生產(chǎn)過程中不同溫度下的粘度、一致性 ; 化學穩(wěn)定性 ;對輻射和高溫的穩(wěn)定性.3. 光纖系統(tǒng)的組成光纖系統(tǒng)由三局部組成 :(1) 藕合單元 , 包括光源和反光鏡。 (2) 導光單元 , 如光纖。 (3) 輸出單元 , 包括一些光學組件 ( 圖 ).(1) 耦合單元為了符合照度的要求 , 必須使用高亮度的光源 , 同時還要將光源發(fā)出的可見光盡可能多地搞合到光纖中去。搞合單元的設計包括光源的選用和反光鏡形狀、尺寸的選取。目前常用的光源有兩種 , 一種是鹵鴿燈泡 ( 如 H7,H9 等 ), 另一種是高強度氣體放電 燈。鹵鴿燈的特點是費用較低 , 電路簡單 , 發(fā)光體的尺寸容易確定 , 這些

49、對光學元件的設計很有利。高強度氣體放電燈的特點是發(fā)光強度高 , 壽命長 , 發(fā)射光譜中紅外線所占的比 例很小 , 因此使用過程中產(chǎn)生的熱效應較小。反光鏡的形狀多數(shù)采用旋轉對稱的橢球面。燈泡位于橢球面的第一焦點處 , 光源發(fā)出的光經(jīng)反光鏡反射后 , 會聚在第二焦點 , 光纖的入射端就置于這一點 , 這樣能使盡可能 多的光線輸入到光纖中 。在設計橢球面反光鏡時 , 必須考慮兩個方面 : 一方面 , 光纖接收光線的截面大小是有 限的 ; 另一方面 , 光纖接收光線的入射角有一個最大角 , 即光纖的受光角 , 以滿足傳輸過程 中全反射的要求。由于光源的發(fā)光體局部有一定的幾何尺寸 , 而不是點光源 ,

50、因此光源經(jīng) 反光鏡反射后在光纖入射面處成有一定大小的像 , 像的大小取決于光源、反光鏡和光纖入 射面之間的距離。為盡可能充分地利用光線 , 必須選擇好三者之間的位置 , 使發(fā)光體成的 像小于光纖的有效面積 , 這樣光源經(jīng)反光鏡反射后的光線就能全部進入光纖。另外 , 設計 反光鏡時 , 應使其對光源所成的立體角盡可能地大 , 能接收盡可能多的光線 , 同時保證反 射光線禍合到光纖中時的人射角小于光纖的受光角。耦合單元面臨的一個最根本的技術困難是光纖入射端的熱應力問題。光源的輻射很 大局部是紅外線。光線經(jīng)反光鏡聚焦在光纖的入射面上 , 光纖吸收紅外輻射 , 再加上光纖 材料本身不可防止地含有雜質和

51、具有不均勻性 , 光線入射端溫度可升高至攝氏幾百度 , 從 而產(chǎn)生嚴重的熱應力 , 使光纖損壞。光從光源射入光纖的時候 , 入射端的耐熱溫度為 : 塑 料光纖約為 70 , 玻璃光纖約為 250 。盡管氣體放電光源的紅外輻射較少 , 依然會出現(xiàn)這個問題。有兩種方法可以解決這個問題。一種方法是在反光鏡和光纖入射端之間放置一塊濾 光片 , 它能吸收紅外輻射 , 對可見光的吸收很小 , 這樣能大大減小光纖入射端的熱效應。 將光源和光纖入射端分別放在兩個隔開的小腔體中 , 兩個腔體中間用遮擋紅外線的濾光片分隔 , 這樣不但阻擋了紅外輻射 , 而且防止因空氣對流而傳熱。這種方法的缺乏之處是 遮擋紅外線的

52、濾光片會吸收大約 10%15% 的可見光 , 使這個系統(tǒng)的效率降低。另一種 方法是反光鏡采用冷光涂層 , 該涂層對紅外輻射的反射率較低 , 對可見光的反射率較高 , 這種方法比前一種方法要更好一些。選擇適當?shù)母深A薄膜鍍在玻璃基底上做成的冷光反 光鏡對可見光的反射率比鍍鋁的反光鏡更高。使用這種反光器可使光纖入射端的溫度保持在低于某一臨界溫度的水平。(2) 導光單元導光單元的作用是將光線從搞合單元輸送到輸出單元 , 并使傳輸過程中光的損耗盡可能小?，F(xiàn)在常用的導光單元是光導管和光纖。光導管內(nèi)部是空心的 , 內(nèi)外表能反射光。光線進入光導管后主要是在空氣中傳輸 , 在 傳輸過程中 , 光線會與光導管內(nèi)的

53、光學界面發(fā)生屢次相互作用 , 這種相互作用改變了光線的方向 , 最后光線從光導管中出射。光導管有幾種不同的類型 , 如金屬涂層鏡面反射光導管、透鏡光導管、多涂層光導管、棱鏡光導管等。當光線傳輸?shù)木嚯x較短時 , 光導管可以比 光纖傳遞更多的光 , 具有一定的優(yōu)勢。但光導管的傳輸效率隨傳輸距離增加而衰減的速 度比光纖快得多 , 因此當傳輸距離較長時 9 光導管的應用受到限制。另一種是光纖傳輸光線。為了滿足全反射條件 , 保證光纖傳輸?shù)男?, 對光線藕合進光纖入射端的入射角有一定的要求 , 該入射角不能超過光纖的受光角。光纖芯子的材料有玻璃 ( 包括石英和多組分玻璃 ) 和塑料兩種 , 各有其特點

54、。玻璃光 纖能耐受較高的溫度 , 能耐受紫外線照射而保持性質穩(wěn)定 , 可見光的透過率高且隨波長變化小 , 但重量較大 , 加工處理的要求高 , 價格貴。塑料光纖那么相反 , 具有重量輕 , 加工方便 , 價廉的特點 , 但耐高溫性能差 , 物理、化學性質的穩(wěn)定性差 , 對可見光的透過率隨波長變化。當傳輸距離較長時 , 光的顏色會發(fā)生變化。在光纖材料的選擇方面 , 石英玻璃是最好的 , 當光源用鹵鴿燈時 , 應該選用石英光纖 , 當光源用金屬鹵化物燈時 , 也可以選用塑料光 纖。為了使光纖具有較強的耐彎曲和耐沖擊性能 , 常將多根直徑為 10m1000m 的玻 璃光纖 ( 塑料光纖直徑可大一些

55、) 組成直徑為幾毫米的光纖束 , 再成束配給幾個輸出單元 使用 , 即所謂的多臂光傳導系統(tǒng) , 這是將光纖技術應用于汽車照明的一大好處。利用各傳 輸臂的不同位置來實現(xiàn)復雜的光形分布。另外 , 光纖束輸出臂的截面也可以根據(jù)需要做 成不同的形狀。為了安裝方便 , 使光纖束能與搞合單元、輸出單元可靠連接 , 光纖束的輸 入、輸出各端口均用金屬環(huán)扣緊定型。(3) 輸出單元光線最后是從輸出單元出射的 , 輸出單元的設計對使用光纖技術的汽車燈具產(chǎn)生的光形分布有著至關重要的作用。影響最后光形分布的另一個因素是光纖出射端的幾何形狀。實際使用的輸出單元為折射型或反射型的光線組件。圖 給出了三種不同的輸出單元。圖

56、中的) 是用一個自由曲面反光鏡作為輸出單元 , 在這種情況下可以將光纖的輸出 端看作一個面光源 , 通過選用不同的輸出面形狀和適宜的反光鏡曲面來到達配光要求。 的是選用一個單純的投影光學元件 , 如菲涅耳透鏡作為輸出單元 , 在這種情況下 , 光纖輸 出面的形狀和光強分布通過菲涅耳透鏡投影到道路上 , 可以應用于對光強要求較高的照明場合 , 如汽車前照燈。 c) 是用一個側面為兩個平行平面的笛卡兒透鏡作為輸出單元 , 可以實現(xiàn)一些不同的功能 , 垂直方向的光經(jīng)笛卡兒透鏡折射后比擬集中 , 可以產(chǎn)生明顯的 截止線 , 而水平方向的光經(jīng)兩個平行側面的一次或屢次反射后 , 可以到達較為均勻的分 布

57、, 因此笛卡兒透鏡尤其適用于前霧燈。4. 使用光纖技術的汽車前照燈采用適當?shù)木蠁卧⒐饫w和輸出單元 , 可以設計出一個靈活高性能的汽車前照燈系統(tǒng) , 該系統(tǒng)可以滿足特定的設計要求、空間造型、光形分布和使用特性。根據(jù)光形分布的 不同要求 , 采用不同的輸出單元 , 其中前照燈采用菲涅耳透鏡 , 而前霧燈和轉向燈那么采用 筒卡兒透鏡。采用不同的輸出單元及運用相關的照明設計技術 , 可實現(xiàn)多種不同的光形分布 , 例如會聚光、垂直方向光的梯度分布、局部強光照明、明顯的光強截止線、均勻分布 等。使用光纖技術的汽車燈完全能夠到達標準法規(guī)對光形分布和光照度的要求 。 5. 使用光纖技術的汽車燈具效率(1)

58、 耦合單元估算這局部的效率時 , 需要考慮反光器的反射率、光源的輻射在空間的分布、反光器的尺寸、光纖輸出端的尺寸等因素。采用適宜形狀和尺寸的反光器及選用適宜截面尺寸 的光纖 , 并調整好光源、反光器和光纖輸出端三者之間的距離 , 搞合單元的效率估計可以 到達 40%55%。(2) 導光單元由于光纖外表對光的反射作用 , 在光纖的輸入端和輸出端光輻射能量會各損失 5%左右 , 光纖束內(nèi)部各單根光纖的填充材料或空隙會使光線損失 10%15%, 光線通過光 纖后的衰減取決于光纖的長度 , 對 1m 的光纖 , 衰減大約為 10%。 所以光纖的效率估計為 65%70%。(3) 輸出單元同樣由于輸出單元

59、兩個外表上光的反射作用 , 光線能量會各損失 5%, 光線在輸出單元光學組件內(nèi)傳輸時由于散射和吸收會損失 5%10%, 因此輸出單元的效率大約為 80%85%。所以 , 整個光纖照明系統(tǒng)的效率估計大約在 20%35% 的范圍內(nèi)。6. 總結就目前而言 , 光纖技術應用于汽車照明的代價還相當昂貴 , 主要原因是光纖的兩端拋光處理較為困難。據(jù)報道 , 國外日前將兩個端面磨光使其能到達足夠的光傳導性能 , 每一 光纖所需要的費用大約為 100500 美元。這限制了光纖技術在汽車照明中的廣泛應用。 畢竟光纖技術是一種新穎的技術 , 隨著汽車燈具的開展 , 尤其是高強度氣體放電燈越來越 多地運用于汽車照明

60、 , 光纖技術將在汽車照明中扮演越來越重要的角色。加工技術水平的不斷提高也會使光纖加工的費用逐漸下降 , 光纖應用的領域將越來越廣泛。光纖技術在汽車照明中的運用 , 會使汽車燈具呈現(xiàn)出嶄新的面貌 , 從而推動整個汽車工業(yè)的開展。 近光燈調光系統(tǒng)一、概述 眾所周知 , 汽車負載發(fā)生變化時 , 車身相對于路面的傾斜角往往發(fā)生很大的變化 , 這將引起近光燈照明距離和照明方向的改變。 當汽車增加額外負載、加掛拖車或迅速加速時 , 汽車會出現(xiàn)后部下降、前部升高的現(xiàn)象 , 這將導致迎面來車的駕駛員眩目 , 同時會造成路面的照明缺乏;當汽車突然制動時,會出現(xiàn)前部下降、后部升高 , 這時直視距離可能縮短到大約