第五章电器设备

第一节汽车的照明与灯光信号装置的种类与用途为了保证汽车夜间行驶的安全，以及提高其行驶速度，在汽车上装有多种照明设备和灯光信号装置，俗称灯系，它已成为汽车上不可缺少的一部分。

汽车灯系按其安装位置和用途不同，可分为：外部照明装置；内部照明装置和汽车灯光信号装置。

主要包括：(1)前照灯俗称大灯，装在汽车头部的两侧，用来照亮车前的道路。

有两灯制和四灯制之分。

(2)雾灯在有雾、下雪、暴雨或尘埃弥漫等情况下，用来改善道路的照明情况。

每车一只或两只，安装位置比前照灯稍低，一般离地面约50cm左右，射出的光线倾斜度大，光色为黄色或橙色(黄色光波较长，透雾性能好)。

(3)示宽灯(俗称前小灯)装在汽车前部两侧的边缘，在汽车夜间行驶时，标示汽车的宽度。

(4)转向信号灯汽车转弯时，发出明暗交替的闪光信号，以表明汽车向左或向右转向行驶，它有前、后、侧转向信号灯之分。

一般为橙色。

前转向信号灯和示宽灯通常制成双丝灯泡，其中功率较大的一根灯丝(20W)作转向信号用，功率较小的一根灯丝(8W)作示宽用。

后转向信号灯常和尾灯制成双丝灯泡。

(5)尾灯装在汽车的尾部，夜间行驶时，用来警示后面的车辆，以便保持一定的距离。

(6)制动灯每当踏下制动踏板时，便发出较强的红光，以示制动。

(7)倒车灯用来照亮车后路面，并警告车后的车辆和行人，表示该车正在倒车。

目前多将汽车后部的尾灯、后转向信号灯、制动灯、倒车灯等组合起来称为组合后灯。

而将前照灯、雾灯或前转向信号灯等组合在一起称为组合前灯。

(8)牌照灯用来照亮汽车牌照。

(9)停车灯夜间停车时，用来标志汽车的存在。

(10)仪表灯装在仪表板上，用来照明仪表。

(11)顶灯装在车厢或驾驶室内顶部，作为内部照明之用。

(12)其他辅助用灯为了便于夜间检修，设有工作灯，经插座与电源相接。

有的在发动机罩下面还装有发动机罩下灯，其功用与工作灯相同。

在照明设备中，前照灯具有特殊的光学结构，而其他灯在光学方面则无严格要求。

故只着重讨论前照灯。

第二节前照灯一、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)50R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。