1、1汽车灯具演变的简单过程1885年，德国工程师卡尔.本茨（Karl.Benz）研制出世界第一台汽油机为动力的三轮内燃机，它却是由金属材料制成，汽车从此诞生并迅速发展起来。但要在夜间或黑暗道路行驶，必须有照明工具，可以说，有了汽车就有了车灯，车灯和汽车是同时诞生并同步发展的。车灯的演变大体经过如下几个阶段：1煤油灯最初的前照灯是安装在汽车的煤油灯。但煤油灯的发光强度太低，不能满足照亮车前足够远路面的要求。为了提高前方路面照度，利用了 1779年克鲁平发明的带片的式抛物面反光条（反光镜的雏形）。用克鲁平反光镜的灯成为世界上第一只聚光灯，当时被称之为强光无比的灯，它能将置于反光镜焦点上的发光强度提高
2、 500倍。当时用这样的反光镜将装置在汽车光源前方的两只光源的光通量，反射汇聚于一狭窄立体角内并使之形成高强度光束的聚光灯式前照灯。除前照灯外，当时还规定汽车上必须配置一只朝向后方的红色窗口信号灯的雏形。后来出现了乙炔作光源的牌照灯，由于用橡胶管向牌照灯供应乙炔不可靠且有危险，只好也用煤油灯作汽车的后灯。2. 乙炔灯 1879年白炽电灯出现后，人们很自然的想到把它应用到汽车上，但最初的尝试失败了。因为当时的真空白炽灯泡的灯丝是由碳丝做成的，很脆，经不起汽车的震振动，特是它的轮廓亮度不够高，仅为 4*10000cd/m 左右（cd坎德拉，光强度单位），而在汽车前方 100M初产生 1LX（1L
3、勒克斯，照度单位）的照度，至少需要光源轮廓亮度为 32*10000cd/m。到 1905年，乙炔开始用作车灯光源。这是因为乙炔等火燃的轮廓亮度约为 7.2*10000cd/m, 比当时电灯所能达到的亮度几乎亮一倍。乙炔是利用装置在汽车脚踏板或车架上的轻便型乙炔发生器由碳化钙和水发生化学反应而产生的。行车时车体的颠簸或晃动刚好成为这个化学反应的“催化剂”，一旦汽车停下来，则反应渐弱，照明渐无。当时已有其他高度光源，虽然也在汽车上试用过，但都因为种种原因未获成功，最终只有乙炔灯成为早期车灯的稳定光源，而且一直沿用到 1925年前后。3电光源车灯 1913 年发明了用螺旋钨丝作发光体的充气（惰性气体
4、）白炽灯泡，使发光效率由碳丝白炽灯泡的 1lm/W提高到 15lm18lm/W。美国当2年就将它用到凯迪拉克汽车的前照灯上从而开始了汽车电器照明的时代。1017凯迪拉克汽车的前照灯开始采用反光瓦（最早的车灯反光镜）以提高光能的利用率并增加照度。然而，乙炔前照灯仍然继续使用了很长一段时间，只是逐渐的被电光源前照灯所取代。产生这种情况的在于当时的发动机汽缸燃气点火采用本身既为独立电源的高压磁电机，而发电机使用手摇柄启动。汽车上即没有发电机也没有蓄电池。1912年发明了用以启动发电机的电启动机，这就要求在必须装置蓄电池，为给蓄电池充电又要求装置支流发电机，这就给汽车采用电光源照明提供了必要的条件，也
5、是必然的发展趋势。但是，汽车电器设备（启动机、发电机、蓄电池、和电器照明设备）在当时并非每辆汽车都具备，而是根据用户要求另外安装的选装设备。所有汽车出厂都采用电器照明，实际上是从 1925年开始的，此后电器设备系统就成为每辆汽车所必备。汽车灯具才在为青一色的电光源。4对称光前照灯 早期的电光源前照灯由灯泡、反光镜和防护玻璃组成（后来由于封闭式前照灯的出现，为了区别，这种形式称为半封闭式）。发出中心对称的光束，像手电筒一样，只有照明功能，没有防眩目功能。随着车速的提高，要求车灯的亮度增加，这就使迎面车辆驾驶员的眩目问题变的突出起来。出现了在交会车时因前照灯的强光刺激造成驾驶员眩目而导致发生交通事
6、故和撞车的严重问题。这就对前照灯提出两个互相矛盾的要求：一方面使车前至少 100米距离内的路面和高度至少在两米到 2.5米的障碍物得到足够的照明，这就要求前照灯的最大发光强度要在 10000cd以上；另一方面又要保证前照灯不使迎面车辆驾驶员眩目，这又要求在迎面来车前方的光强度不能超过400cd。如此悬殊的反差集于车灯一身，这个问题一直成为车灯设计者 着力解决的主要矛盾。5非对称前照灯 为了解决道路照明和迎面驾驶员眩目的矛盾，1924 年欧洲发明双灯丝前照灯，从而开发了非对称式前照灯。这种前照灯用同一灯泡的两个灯丝分别作前车灯（远光）和会车灯（近光）的光源。在近光灯丝的下方装备了一个遮光罩，用它
7、遮住投向迎面车辆驾驶员的灯光，其边缘形状可使光束照在路面上形成一个明暗截止线。对道路迎面来车半边只照亮 1.25m 以下部分，从而可以防止迎面车辆驾驶员产生眩目；而在本车前方则以较高的亮度照3亮路面足够远的距离（100 米以上）和足够高（两米以上）的空间，从而可以保证本车良好的前方照明。其后美国从 1932年起也开发出另一种非对称式近光前照灯。虽然没有欧洲灯那样清晰的明暗截止线却通过反光镜和配光镜的特殊设计，使每只前照灯的近光光束宽度受到限制，从而使高亮度光束只照亮本车前方路面，迎面来车一侧仅受到较弱光的照明。由于非对称光束的要求，灯前的防护玻璃变成配光镜，其上加工出许多光学花纹，起到按需要改
8、变光场，重新分配光线的作用。6.封闭式前照灯 1940 年以后美国研制出封闭式前照灯，他把光源、反光镜和配光镜作成密封的一体。远光灯丝设计成短直圆柱状置于反光镜的焦点上；而近光灯丝的位置设计在略高于光轴的水平面上，使光束经反光镜反射后向光轴下面倾斜并向右侧偏移（对右侧通行），使近光的光场变的不对称。1955 年曾对上述系统进行改进，将远光光束的轴线提高 0.5度，并采用了配光屏以保证迎面车辆驾驶员的眼睛不受近光灯丝直射的照射。7. 卤钨前照灯 20 世纪 50年代末开发出卤钨灯泡后，很快被前照灯采用，使非对称式近光前照灯系统到了显著的改进。前照灯使用的卤钨灯泡主要是单灯丝的 H3和双灯丝的 H
9、4。它的发光效率可达到 221m/w251 m/w，比一般白炽灯泡增高约 50%，灯泡寿命也大幅度提高。在整个电光源的发展中，前照灯基本上采用抛物面反光镜。这种反光镜为一抛物线绕其轴旋转而成，它的作用是收集、会聚来自灯泡的光线，并将此光线以平行于光轴方向射出。符合法规要求的灯光分布，由灯泡、反光镜和配光的共同作用来达到。这种反光镜沿用了长的一段时间，大约半个世纪左右。8自由曲面前照灯 自由曲面（简称 FF）前照灯的反光镜曲面不是规则的几何图形，它是计算机通过复杂的运算、优化临界参数、应用仿真程序而产生的三维曲面。这种前照灯不需要配光镜，从自由曲面反光镜反射出的光线即为满足法规要求的光型，它起到
10、了抛物面前照灯中反光镜和配光镜双重作用。反光镜也不在用金属材料制成，而是用热固性塑料（Bulk M oulding Compound,简称 BMC）一次精密注塑成型；配光镜也无需设计光学花纹，采用无纹配光镜而且其材料也不再是玻璃，而是聚碳酸酯（ 简称 PC）塑料。自由曲面前照灯无论从设计、结构或材料上来讲，都是一次重大的进步。9 投影型前照灯以往的电光源前照灯，由于其结构特征被称之为反射型前照灯。1984 年联邦德国海拉车灯公司推出新一代前照灯投影型前照灯4（也称 DE灯），并从 1990年起投入批量生产。投影型前照灯由灯泡、反光镜、挡板、凸透镜和配光镜组成。它要求精确的装配，可获得准确而清晰
11、的明暗截止线。近年来，我国生产的高档轿车也采用了投影型前照灯。10高强度放电灯简称 HID灯，也叫气体放电灯。从 1995年起，欧洲法规批准使用这种灯。现在宝马、奔驰、保时捷、奥迪等高档轿车都相继使用了这种前照灯.高强度放电灯所使用的灯泡是充入高压氙气的 D2R或 D2S型灯泡。D2R灯泡适用于反射型前照灯；D2S 灯泡适用于投射型前照灯。灯泡的启辉电压为25KV，电源仍然使用车上配用的 12V直流电源。HID 灯的配光镜可为无纹塑料配光镜，反光镜的反射型和投射型两种。当然，也可以使用自由曲面反光镜。这种灯具发光效率高、亮度大、消耗能量小、可靠性高、寿命长、不受车上电压波动影响等许多优点，是当
12、代最新型的汽车前照灯。11光纤前照灯光纤车灯是根据光的全反射原理利用光源纤维来实现光的传导而开发出的最新一代汽车灯具。它由光源、反光镜、光纤和输出组件等部分组成。光纤车灯既可作为前照灯，也可用于前雾灯，更广泛地应用于汽车室内的各种照明。光纤照明技术改变了传统汽车灯具的结构，将使车灯技术进入一个全新的时代。但目前尚处于开发阶段，其昂贵的成本限制了它在汽车产品中的应用。一旦障碍被克服，光纤照明技术将迅速而广泛地应用于汽车生产，将会使汽车灯具呈现出崭新的面貌。（目前此技术在汽车前照灯的使用尚处于概念阶段）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。1.反射镜原理汽车灯具中常用
13、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。5图 2
14、 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 2.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
15、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
16、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6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氙气灯与卤素灯 2-1：卤素灯发光原理就是给钨丝导通足够的电流，灯丝发热至白炽状态，就会发出光亮。灯泡内注入碘或溴等卤素气体。在高温下，蒸发的钨丝与卤素进行化学作用，蒸发的钨会重新凝固在钨丝上，形成平衡的循环，避免钨丝过早断裂。用卤素灯的型号有：H1 H3 H4 H7 H11 9004 9005 9006 等。其中 H4是双灯芯的灯泡，通过改变灯泡发光焦点来实现远近光切换，
17、普遍应用于远近一体的汽车灯具内，即只有一个反光碗的汽车大灯。远近光不能同时点亮，打开远光时，近光灯丝熄灭。而 H1 H3 H7 H11都是单灯芯的灯泡，只有一条灯芯，只单纯提供远灯或者近灯，例如：H7 通常都是用在近光灯、H1 则是用在远光灯，普遍用于双灯具车型，即有两个反光碗的车，一个负责近光，一个负责远光。远近分离的灯具设计优胜于 H4车型。H3 H11通常应用于汽车雾灯。2-2：氙气灯 HID，全称是气体放电灯，原理就象自然界的闪电一样，HID 发光原理：是在石英管内，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，然后再透过安定器（Ballast，俗称火牛）将车上
18、 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。当你仔细的观看灯泡时，你会发现中间有一颗球形的玻璃球，对了，里面装的就是氙气了，黄色的就是稀有金属了！当安定器给与 23000V的高压时，氙气就被击穿，被电离之后的氙气就会发出让人难以想象的光芒。真正的原车灯泡都是 D系列的。H 系列和 900X系列都是卤素灯，现在市面上流通的 H系列和 900X系列氙气灯泡则是国内厂家为了广大车主方便改装，所定制的型号。氙气灯泡的型号一般由 3个字符表示“*” 如“”“”表示氙气灯,*为数字：“、”，单数表示带启辉器，双数
19、表示7不带启辉器，其中、 为有汞设计，、为无汞设计 为字母：“、”，表示用于透镜，表示用于反光碗、与、外观一样，但底座缺口位置不同，由于应用了新型的环保无汞设计，所以电压不同，、的 电压为而、电压为。不可混用。例如：表示：用于透镜上的带启辉器的有汞氙气灯泡。市面上的氙气灯质量参差不齐，原厂 HID氙气灯运行（工作）温度较低。这是因为盐（药丸）的数量和配方的原因。HID氙气灯用的是非常贵的转化金属碘盐（药丸）。原厂 HID氙气灯厂家已经投入无数的财力来研发精确的碘盐（药丸）配方，使HID氙气灯的工作温度最低但是亮度最高。这个配方被视为最高的商业机密。除了这些，这种高纯度的碘盐（药丸）也是非常非常
20、昂贵。国产大多数 HID厂家会减少碘盐（药丸）的用量，这样氙气灯温度就会比较高，如果你注意观察灯弧位置，就会发现很多市面上流通的氙气灯几乎看不到东西，而原厂 HID氙气灯就会有能看到的黄色(或者是 Ultinons中的红褐色)的碘盐（药丸）。其 次 是 质 量 控 制原厂 HID氙气灯生产厂家在每个 HID氙气灯出厂前都要经过检测。检测包括电弧室形状，电弧室位置，光色，亮度，等等。但很多杂牌的 HID氙气灯厂家不会测试这么全面。比较常见的是电弧室位置不在要求非常精确的位置，或者电弧室的形状不准确。这就造成奇怪的切割线或光型，亮度降低等等。而且，也常见号称是 6000K色温的氙灯看起来更蓝色(接
21、近 8000K)或者偏黄色。有时，一对标称完全相同的氙灯甚至会一个偏蓝或者偏黄。这就是平时我们所讲的色温不对，对不上色温，色温不匹配等现象了。质量好的 HID氙气灯关系着方方面面的因素，消费者朋友在选择 HID氙气灯的时候多留意观察，HID 氙气灯的灯管、手工工艺、工作温度、工作颜色、点灯速度等方面去辨别伪劣产品和高品质产品。以上说法，并不是说国产的 HID氙气灯就是不好的，像国产很多厂家的HID氙气灯泡中所用的（药丸）就大多进口于国外。 2-3氙气灯对比卤素灯的优缺点：优点1 1、亮度高：一般的 5 率。2、寿命长：HID 氙气灯是利用电子激发气体发光，因此寿命较长，约为3000小时，大幅度
22、超越汽车夜间行驶的总时数。而卤素灯只有 500小时。节电8性强：氙气灯只有 35W，而发出的是 55W 卤素灯 3.5 倍以上的光，大减轻汽车电力系统的负荷，电力损耗节省 40%，相应提高了车辆性能。4、 色温性好：有 4300K-12000K 等， 6000K 接近日光，深受广大用户的好评，而卤素灯只有 3000K，光色暗淡发红。5、 恒定输出，安全可靠：当汽车的供电系统和电池出现故障，镇流器自动关闭停止工作。缺点1、氙气灯较卤素灯慢，一般氙气灯从点亮到达到最高亮度需要几秒钟的时间，特别是在白天，会失去灯光警示的作用。但技术发展到今天，很多进口的安定器已经可以实现频闪，即启动一瞬间就达到很高
23、的亮度。2、氙气灯对灯具的要求较高，否则会给对面的司机造成更强大的光污染。目前最完美的方案是氙气灯搭配透镜使用。2-4 色温的选择与灯光穿透力的认识穿透力的好坏与是否氙气灯还是卤素灯没有任何关系，氙气或是卤素只是两种不同发光原理的灯泡。穿透力的好坏只和灯光的色温（K 值）有关系，一般来说，色温越低穿透力越好，反之，色温越高穿透力越差。对于色温理解的误区，并非色温（K 值）越大，亮度越高这是物理光谱学定律：色温与亮度成反比，色温越高亮度越低。4200K = 3500 Lumen = 372500 CD4500K = 3350 Lumen = 362500 CD5000K = 3200 Lumen
24、 = 352500 CD6000k = 3000 Lumen = 332500 CD7500k = 2900 Lumen = 332500 CD8000k = 2800 Lumen = 312500 CD10000k = 2750 Lumen = 300000 CD12000k = 2600 Lumen = 282500 CD14000k = 2500 Lumen = 262500 CD9一般市面上的灯泡色温从 3000K-20000K不等，欧盟对灯泡有严格的规定，最高色温不能超过 5000K。对应的色温值和光色的关系大概如下：3000K-金黄色；4000K-黄色略带白；5000K纯白；600
25、0K白略带蓝；8000K-蓝；10000K-紫。氙气灯可以通过调整氙气药丸来实现各种色温值，卤素灯一般的钨丝发光色温在 3500K左右，很多卤素灯是通过在灯泡壁上镀蓝膜来提高色温，这种做法是以牺牲亮度来实现的，是一种不可取的做法。一般推荐使用的灯泡色温值在 4000-5000K之间，这个色温段是综合了亮度和穿透力最适合的汽车灯光的色温值。很多认为氙灯穿透力不好，是因为现在外面很多不负责任的商家给很多车主加装了一些高色温的氙灯，光色发蓝甚至发紫，所以穿透力不好，而且亮度也很低。所以请大家不要再误认为穿透力差是氙灯的特点了。最后，我再解释一下什么是穿透力。任何灯光在雨雾天的照路能力都大大降低，这是因为路面上的积水使灯光发生了二次反射造成了灯光发散，也就是我们通常感觉到的雨天路上的水会吸光的缘故，不论何种灯光、何种色温的灯光在雨雾天照射能力都会降低。我们所指的黄光的穿透力好于白光，是指黄光容易穿透雾让雾后面的车能看到10你的灯光，而不是你的灯光能够穿透雾照到雾后面的东西，雾灯只是一种警示灯，不是用来照明的，所以请那些大晴天在城里开着雾灯开车的车友把你的雾灯关闭了，雾灯的刺眼程度绝不亚于远光的刺眼程度。
