科技发展带动技术升级 解析现代轿车的灯光技术

　　现化轿车的灯光技术

　　1989年，哥伦比亚号电动汽车把电灯用于前灯和尾灯，这样车灯就诞生了。同年，美国电气公司将电灯抛物面反射镜运用到汽车的大灯、侧灯和尾灯。轿车灯光主要指前照灯总成和后灯总成，它们既是保证汽车安全运行功能部件，也是一件必不可少装饰品。

　　1.轿车灯光类型与功用

　　轿车灯光按照用途分有照明灯和信号灯两大类。照明灯又分为外照明灯和内照明灯，外照明灯指前照灯、前雾灯、牌照灯，内照明灯指蓬顶灯、仪表灯等。信号灯也分为外信号灯和内信号灯，外信号灯指转向指示灯、制动灯、尾灯、示宽灯、倒车灯，内信号灯泛指仪表板的指示灯，主要有转向、机油压力、充电、制动、关门提示等仪表指示灯。

　　轿车大灯、又称前照灯，有两种功能，一种是照明，一种是装饰。过去和现在，大灯的主要功能是照明。在将来，相信它的主要功能仍将是照明。但是在近年中，大灯的外形不断得到改造，与车身嵌装组合为一个整体，越来越显露出它的装饰作用。在今后几年内，您可能会发现，大灯的内在结构也将发生一次重大的技术革命，灯具将会装上"脑袋"变成"聪明"的灯。

　　2.轿车灯光关系到运行安全

　　轿车大灯，它是保障汽车安全运行的重要部件之一，前照灯的灯照距离越远，配光特性越好，汽车行驶的安全性能就越高。随着汽车技术的发展，轿车前照灯也有很大的变化。在现代轿车上，过去那种可装卸的白炽灯泡和白炽真空前照灯都先后被淘汰，而取而代之的卤素前照灯，几年功夫就席卷全球，成为各国轿车前照灯的主力。

　　在轿车的灯具中，属于强制性检验的灯光有外照明灯和外信号灯，因为这是行车安全的关键部件。外照明灯除了牌照灯之外，主要作用是为本车驾驶者提供路面照明，在一定情况下也可以起信号作用，例如超车时闪烁大灯以示对方注意。外信号灯则是为方便其他驾车者识别本车轮廓和判断本车动向而设置的。其中转向指示灯和制动灯是极重要的信号指示灯，它对于汽车安全关系重大。为了进一步提高安全性，近年轿车都搞了一个副制动灯-高位制动指示灯，安置在后档风窗的位置以吸引他人的注意。

　　汽车照明灯光系统的重点是前照灯，各汽车生产大国都对其有严格的标准。其中配光分有美国式配光(SAE方式(和欧洲式配光(ECE方式(，前者远灯光由反射镜反射向路面，后者在灯泡前设配光屏遮挡灯丝下部，让光束向上经反射镜折射再射向路面。而近光方式两者相似，欧洲人认为ECE方式对消除对方眩目更有效。轿车在设计上已经按照相应的法规和行业标准，充分考虑了照度和配光的要求，在出厂之前还要经过严格的调校以保证灯光符合标准。目前车速普遍提高，要求改善前照灯的亮度和色温，由于氙灯的功率小只有35瓦左右，亮度却比普通卤素灯高50%，色温达到6000K，接近日光的光色，寿命又远比卤素灯长，因此已经有不少中高级轿车用氙灯代替卤素灯。

　　在前照灯和外信号灯的技术性能上，厂家必须要遵循有关的法令和标准行事。例如标准规定示宽灯是指示汽车轮廓的灯具，在汽车前面和后面各装两只灯，前面的示宽灯光色为白色或者橙色，后面则为红色。转向指示灯前面光色是橙色，后面光色是红色或者橙色。制动灯和尾灯一定是红色，倒车灯为白色。前雾灯是给本车驾驶者看路用的，要用黄色灯，因为黄色波较长对雾气穿透性比较好，而后雾灯是给他车警示用的，表示前方有车，一定要用红色。灯光依据不同的用途和重要性有不同的功率，例如尾灯、牌照灯灯泡一般是5～8瓦，制动灯、转向灯、后雾灯多是21瓦，卤素大灯近光50瓦远光70瓦、前雾灯50瓦等，因此，汽车灯光依照不同的使用用途都有不同的光色和亮度，绝对不能够混淆。

　　由于灯光对汽车安全有重要的作用，因此，各国都有严格法规要求。要改变传统的灯光方式，首先要研究法规问题。为此，欧洲已经组织了汽车制造商(如宝马、罗浮、奔驰、大众/奥迪、福特、沃尔沃、雷诺、标致、雪铁龙)、灯具系统供应商及灯具制造商一同参加的工作组，开展研究以使在灯光设计上能有更大的自由度，逐渐走向适应式灯光， 并提出新法规的建议。目前，各公司都已有不同的样品在进行试验， 并有的智能式前照灯已装在最新样车上。

　　3.卤素前照灯取代了传统的白炽前照灯

　　传统的大灯有两组灯丝，分别射出远和近的光束。远光束亮些，照得远些，主要用于高速行驶;近光束暗些，照得近些，主要用于会车。何时用远灯或近灯皆由驾车者操纵，而且前大灯的每组光束强弱是不可调的，角度也是在安装的过程中就调整好了。随着轿车的行驶速度的不断提升，传统大灯的照明已经日益显示出它的弊端，在转弯、会车、雨雾天及在高速公路上行驶，两光束的大灯会使驾车者不易看清路面，视野狭窄，也容易造成对方驾车者眩目。

　　传统的车灯是由一根紧密盘卷的细钨丝装在一个充满惰性气体的灯泡中组成，当电流通过钨丝时，它会燃烧起来并发出白热光，在十分高的温度作用下，钨丝中的钨原子处在蒸发状态，时间一长，蒸发的钨原子会越来越多，钨丝会越烧越细，最终被烧断，钨原子会沉积在相对较冷的灯泡玻璃上，日久天长就会有一层阴影，遮住光线的照射，灯的亮度就会减弱。电光学工程师针对上述问题研制了卤素灯，这种灯就是在灯泡内的惰性气体渗入少量的碘(碘是化学元素中的卤元素)，从灯丝蒸发出来的钨原子与碘原子相遇反应，生成碘化钨化合物，当碘化钨化合物一接触白热化的灯丝(温度超过1450℃)，又会分解还原为钨和碘，钨又重新回到灯丝中去，碘则重新进入气体中。如此循环不已，灯丝几乎不会烧断，灯泡也不会发黑。所以，卤素前照灯比传统的白炽前照灯寿命更长，亮度更大。现在的卤素灯玻璃是用石英制成，又称作石英卤素灯，可以承受很高的温度。

　　卤素灯主要用作汽车的前照灯，有其独特的配光结构。每支灯管内有两组灯丝，一组是主光束灯丝，发出为光经灯罩反射镜反射后径直向前射去，这种光源俗称"远光";另一组是偏光束灯丝，发出来的光给遮光板挡到灯罩反射镜的上半部分，其反射出去光线都是朝下漫射向地面，不会给对面来车的驾驶者造成眩目，这种光源俗称"近光"。

　　目前的轿车前照灯总成比较流行低风阻的新型内装式灯具，外型与车身轮廓相配合，做到浑然一体融于车中。同时，灯罩也做了改革，采用新型聚光玻璃，能提供更远更广泛的视野区域，不易使迎面而来的驾车者造成眩目，日本凌志轿车就装配了这种前照灯。

　　4.氙灯的更优越性能

　　虽然氙灯的成本比卤素灯高，但由于性能优越，亮度、色温、防眩目和耐用等方面氙灯都比卤素灯好，因此在汽车上日益受到重视，已经有越来越多的中高级乘用车使用氙灯。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。氙灯的变压器和电子控制单元控制电弧的放电过程，保证了光亮的稳定性及连续性。由于氙灯没有灯丝，因此就不会产生因灯丝断而报废的问题，使用寿命比卤素灯长得多。据介绍，氙灯使用寿命相当于汽车平均使用周期内的全部运行时间。更重要的一点是，氙灯一旦发生故障不会瞬间熄灭，而是通过逐渐变暗的方式熄灭，使驾车者能在黑夜行车中赢得时间，紧急靠边停车。氙灯还有一个好处，在安装正确的情况下不会产生多余的眩光，不会对迎面来车的驾驶者造成干扰。

　　采用氙灯增加了汽车前灯总成形状设计的自由度，即提高了对汽车前照面设计的任意性。通过研制结构紧凑的前大灯总成，进一步提高了汽车的空气动力学性能。目前，为了减少成本简化结构，一些轿车的四灯制前照灯采用氙灯与卤素灯混用方式，远光系统用氙灯，近光系统用卤素灯，充分发挥各自的性能。

　　5.轿车灯具陈出不穷

　　近年德国宝马公司和波许公司携手研制了一种更新式的前照灯-气体放电灯。气体放电灯是由小型石英灯泡、变压器和电子控制器组成，通过变压器升压到0.5至1.2万伏的高压电，激励小型石英灯泡发亮，其亮度比现在用的卤素灯亮2.5倍，发出的亮色调与太阳光十分相似，而且发电灯发亮并达到规定的工作温度时，功率消耗只有35瓦，比卤素灯低三分之一，非常经济，很适宜用做轿车前照灯。目前一些中高级轿车已经使用这种气体放电灯。

　　丰田公司在底特律车展展示了新款"猎犬"。其最大特点在于可变式前灯AFS。在使用近光时，该系统可使前灯的光束方向根据方向盘的操纵角度和车速进行自动调节，提高了夜间行车时在弯道等情况下的可视性，目前这在全球恐怕还没有先例。

　　AFS由方向盘角度传感器和ABS的车速传感器控制前灯的照射方向。当时速达到30km/h时，系统开始运行，时速低于5km/h时就会停止。当方向盘操纵角度在12°以上时开始运行，在9°以下时停止。右转弯时，右前灯的光束最大可在15°范围内调节，左前灯不变;相反，在左转弯时，左前灯的光束最大可在5°范围内调节，右前灯不变。

　　6.未来的智能化灯光系统

　　在20世纪90年代，欧洲开发了AFS灯光系统的前大灯，日本开发了ILS智能灯光系统。在AFS灯光系统中，每只大灯组件内有8个反射器，在转弯、高速行驶及雨雾天气等不同情况下受控生成能适应各种驾驶环境的灯光模式。但由于其体积较大，存在装配上的局限性，且灯泡更换不方便，因此推广困难。而ILS正在向自动控制光线的方向发展，为驾车者提供比较理想的光束模式。这需要引入微电子技术，必须装入先进的电控元件。虽然当前的技术还无法做到这一点，但人们预测在今后几年内，这些技术难题将会得到解决，智能化灯光系统将会陆续面市。

　　智能化灯光系统能使汽车大灯随行驶状况的变化而实时变化，将会出现具有10～15种不同光束的大灯，相对行驶速度和路面而"随机应变"。例如在高速公路上，汽车大灯会照亮前方不宽的区域，要远一点。当汽车行驶在弯道上，在车辆的转弯时外侧要亮度大些，使司机看清楚弯道情况，而内侧要暗些，为的是不要使对面会车的司机眩目。

　　智能车灯是当前车灯技术的另一个发展主流，智能车灯系统由微电脑控制，微电脑从车内的电子传感器获得信息，由传感器来辨别各种照明状况，速度传感器能够为智能车灯提供各种数据，辅助传感器用于周围环境灯光及能见度、道路状况，包括干、湿、雾、直道、弯道等，不仅可以向照明系统提供重要数据，还能为其他电子控制系统，如ABS、ASR提供数据，从而对驾驶者提供有效帮助。智能车灯与导航系统相连，可以对各种驾驶情况进行预见，从而实现多种照明分布，如自动动态光束高度调节，可以旋转到另一侧的车前灯，以及用于不同照明分布的可调节反射器。

　　目前有一款法国人搞出来的样品，大灯组件内装置了3组灯泡，其中1组是活动的，其它2组是固定的。活动的部分由电脑操纵随行车状态灵活变化。例如当方向盘转向时，会有传感器立即探明车辆要转弯，电脑接到信息后立即发指令指挥大灯内的活动组灯，随方向盘的角度变化来更改灯光的投射角度。

　　7.轿车灯具的改装流行时尚

　　轿车灯具已经成为汽车造型不可缺少的装饰物，前照灯就象人的眼睛，起到画龙点睛的作用，往往一个大灯的改形就可令新车增色不少。目前轿车流行整体式前灯组合，将前照灯、转弯指示灯、雾灯(或单个列出(等组合在一起;后整体式后灯组合，将尾灯、制动灯、倒车灯、后转向灯、雾灯(或单个列出(等组合在一起。前灯流行不等边四边形、菱形、眉形和花生形等，后灯形状也花式多样，当人们注视着奔驰而过的轿车时，印象最深的就是车后面的灯具。

　　随着汽车的普及，轿车灯具的改装也开始流行，于是车灯改装店也应运而生。在汽车用品市场里，这些店一般都是厂家的特约专卖店。目前，国内的轿车车型都有相关的改装尾灯。款式多样，工艺不同也造成了不同的效果和不同的价格档次。样式典雅的雪莎尾灯、魔幻的碳纤色尾灯、高贵的超白光水晶尾灯、浪漫的蓝尾灯、和谐的绿色尾灯等。完全满足大部分人对个性色彩的追求。在大街上跑的车，改装得比较普遍的有白色雪莎尾灯和超白光水晶尾灯。

　　灯光组件的制造和安装都有标准规范，欧盟国家所有的汽车照明和信号装置都必须满足ECE-R48-01等有关法令的要求，北美(美国和加拿大)则采用FVMSS标准(联邦汽车安全标准)108号，它的内容上相当于欧洲法令。我国参照上述法令也有自己的国家标准。这些法规确定了汽车灯光部件的用途、照明距离和范围、安装位置和颜色等。为便于管理，交管部门对汽车照明灯在功率上做了强制性的规定，前大灯瓦数不能超过55～60瓦。信号灯的瓦数与颜色也分别有限制，车主进行灯泡升级时要注意遵守这方面的规定，否则会因车灯不合规定而使车辆年审不过关。

　　如果照明灯的功率符合国家标准，车主只需考虑车灯的型号问题，一般来说，日本车灯号大多数为H4，欧洲车则是H1、H7，美国车为HB3、HB4、HB5，车主可以在车灯的玻璃下角找到该灯的型号，只要仔细对照选购相应车灯就行了。不同品牌的车灯有时功率虽然相同，但是因为使用了不同的材料，加上发电气体不同，发光效果相差很远。比如氙气灯，色温、寿命都是普通卤素灯的几倍，而能耗却只有卤素灯的一半。

　　车主在信号灯的外观颜色上也有了更多的选择。由于交管部门规定转向灯必须为黄色，有时会造成转向灯与车身整体设计不协调，现在有的设计便充分考虑了这一点，灯泡的上半部为银灰色，下半部则为黄色，当车灯不发光时，与车体设计浑然一体，当需要车灯发光时，则发出黄光。至于车内照明灯也可改换为冷色调，但改装车灯一定要到专门的改装店并按国家规定进行