第6章汽车照明信号系统汽车电气设备

汽车电气设备沈阳大学凌永成配套教材信息教材名称：汽车电气设备（第2版）教材主编：凌永成教材定价：38RMB出版社：北京大学出版社出版时间/版次：2010年3月第2版国际标准书号（ISBN）：978-7-301-16916-2教材所属系列：21世纪全国高等院校汽车类创新型应用人才培养规划教材第6章汽车照明信号系统6.1汽车灯具6.1.1汽车灯具的种类与用途汽车灯具按功能可分为照明灯具和信号灯具两大类；按安装位置可分为外部灯具和内部灯具。1.外部灯具1—前转向灯；2—前示位灯；3—前照灯；4—前雾灯；5—出租车标志灯；6—出租车空车灯；7—转向示位组合灯；8—示廓灯；9—前照灯；10—前雾灯；11—行李厢灯；12—倒车灯；13—后雾灯；14—后示位灯；15—制动灯；16—牌照灯；17—高位制动灯；18—警示灯；19—后转向灯；20—侧示位灯外部灯具光色一般采用白色、橙黄色和红色；执行特殊任务的车辆，如消防车、警车、救护车、工程抢修车，则采用具有优先通过权的红色、黄色或蓝色闪光警示灯。机动车应按时参加安全检测和综合检测，确保外部灯具齐全有效。我国对各种汽车灯具的使用规定见表6-1。（1）前照灯。前照灯俗称大灯或头灯，装在汽车头部两侧，用来照明车前道路，有两灯制、四灯制之分。四灯制前照灯并排安装时，装于外侧的一对应为近、远光双光束灯；装于内侧的一对应为远光单光束灯。远光灯功率一般为40～60W，近光灯功率一般为35～55W。（2）雾灯。安装在汽车头部或尾部。在雾天、下雪、暴雨或尘埃弥漫等情况下，用来改善车前道路的照明情况。前雾灯功率为45～55W，光色为橙黄色。后雾灯功率为21W或6W，光色为红色，以警示尾随车辆保持安全间距。（3）牌照灯。装于汽车尾部牌照上方或左右两侧，用来照明后牌照，功率一般为5～10W，确保行人在车后20m处看清牌照上的文字及数字。（4）倒车灯。安装在汽车尾部，当变速器挂倒挡时，自动发亮，照明车后侧，同时警示后方车辆、行人注意安全。功率一般为20～25W，光色为白色。（5）制动灯。俗称刹车灯，安装在汽车尾部。在踩下制动踏板时，发出较强红光，以示制动。功率为20～25W，光色为红色，灯罩显示面积较后示位灯大。为避免尾随大型车对轿车碰撞的危险，轿车后窗内可加装由发光二极管成排显示的高位制动灯。（6）转向灯。主转向灯一般安装在汽车头、尾部的左右两侧，用来指示车辆行驶趋向。一般在汽车车侧中间还装有侧转向灯。近年来，在小型车上，把侧转向灯安装到左右后视镜上（图6-2）渐成趋势。主转向灯功率一般为20～25W，侧转向灯为5W，光色为琥珀色。转向时，灯光呈闪烁状，频率规定为1.5±0.5Hz，起动时间不大于1.5s。在紧急遇险状态需其他车辆注意避让时，全部转向灯可通过危险报警灯开关接通同时闪烁。图6-2安装在后视镜上的侧转向灯（7）示位灯。又称示宽灯、位置灯，安装在汽车前面、后面和侧面，夜间行驶接通前照灯时，示位灯、仪表照明灯和牌照灯同时发亮，以标志车辆的形位等。功率一般为5～20W。前示位灯俗称小灯，光色为白色或黄色，后位灯俗称尾灯，光色为红色；侧位灯光色为琥珀色。（8）示廓灯。俗称角标灯，空载车高3.0m以上的车辆均应安装示廓灯，标示车辆轮廓。示廓灯功率一般为5W。（9）驻车灯。装于车头和车尾两侧，要求从车前和车尾150m远处能确认灯光信号，要求车前处光色为白色，车尾处为红色。夜间驻车时，将驻车灯接通，标志车辆形位。（10）警示灯。一般装于车顶部，用来标示车辆特殊类型，功率一般为40～45W。消防车、警车用红色，救护车为蓝色，旋转速度为每秒2～6次；公交车和出租车为白、黄色。出租车空车标示灯装在仪表台上，功率为5～15W，光色为红底、白字。2.组合灯具目前，大多数汽车都采用组合灯具，即把前照灯、前转向灯、前示位灯等组合在一起，构成前组合灯（图6-3），把倒车灯、制动灯、后转向灯、后示位灯等组合在一起，构成后组合灯（图6-4）。图6-3前组合灯鉴于发光二极管LED（LightEmittingDiode）具有省电、环保、寿命长等优点，近年来在汽车后组合灯（图6-4）中的应用日渐广泛。图6-4以发光二极管LED为光源的汽车后组合灯3.内部灯具常见内部灯具有顶灯、阅读灯、行李厢灯、门灯、踏步灯、仪表照明灯、报警及指示灯、工作灯等，如图6-5所示。图6-5常见汽车内部灯具1—发动机罩下灯；2—工作灯；3—仪表照明灯、报警指示灯；4—顶灯；5—门灯；6—阅读灯；7—行李厢灯；8—开关照明灯6.1.2对汽车灯具的要求照明灯具与信号装置应安装可靠、完好有效，不得因车辆振动而松脱、损坏、失去作用或改变光照方向；所有灯光的开关应安装牢固、开关自如，不得因车辆振动而自行开关。开关的位置应便于驾驶员操纵。除前照灯的远光外，所有灯光均不得炫目，左、右两边布置的灯具光色、规格必须一致，安装位置对称。前位灯、后位灯、示廓灯、牌照灯和仪表灯应能同时启闭，当前照灯关闭或发动机熄火时仍能点亮。危险报警灯、指示灯的操纵装置应不受点火开关和灯光总开关的控制。汽车转向信号灯在侧面可见时视为满足要求，否则应安装侧转向信号灯。照明和信号装置的任一条线路出现故障，不得干扰其他线路的工作。前、后转向信号灯，危险报警闪光灯及制动灯白天距100m可见；侧转向信号灯白天距30m可见；前、后位置灯和示廓灯夜间良好天气距300m可见。6.1.3照明系统控制电路照明系统工作情况一般服从如下规律：（1）前照灯位于二挡，示位灯、仪表板照明灯及牌照灯位于一挡。二挡接通时，—挡接通的灯具仍发亮。（2）通过变光开关可使前照灯远光与近光交替通电闪烁，作为超车用灯光信号，变光开关一般控制前照灯火线支路。（3）雾灯不但受雾灯开关控制，其电源电路还受车灯开关控制。（4）顶灯还兼有监视车门关闭的作用，当车门未关严时顶灯发亮以示警告。为确保照明及信号灯系统正常工作，不但配备了灯光开关、变光开关、雾灯开关、转向灯开关、制动灯开关、倒车灯开关，许多汽车还加装了后位灯继电器、前照灯继电器、雾灯继电器。灯具开关也由分散的独立式开关发展为组合式开关。为确保灯具的发光强度，许多汽车前照灯、雾灯等灯具搭铁线的搭铁部位逐渐移到了发动机、变速器等金属机体上。为了提高工作可靠性，车灯均采用并联电路，在每个灯具支路上还安装了熔断器，以确保某支路出现故障时，不会影响其他支路电器的工作。图6-6北京切诺基汽车照明电路6.2前照灯及其控制电路6.2.1对前照灯的基本要求（1）前照灯的上缘距地面高度不大于1.2m，外缘距车外侧不大于0.4m。（2）汽车的前照灯应有远、近光变换装置，并且当远光变为近光时，所有远光应能同时熄灭。（3〕四灯制前照灯并排安装时，装于外侧的一对应为远、近光双光束灯；装于内侧的一对应为远光单光束灯。（4）夜间远光灯亮时，应能至少照清前方100m远的道路；近光灯亮时，应能照清前方40m远的道路并不得炫目。6.2.2前照灯的结构前照灯的光学系统包括反射镜、配光镜和前照灯灯泡三部分。1.反射镜反射镜的作用是将灯泡的光线聚合并导向前方。反射镜的表面形状呈旋转抛物面。由于前照灯灯泡灯丝发出的光亮有限，功率仅40～60W。如无反射镜，只能照清车前6m左右的路面。有了反射镜之后，前照灯照距可达150m或更远。图6-7反射镜图6-8聚光作用2.配光镜配光镜又称散光玻璃，其作用是将反射镜反射出来的平行光束进行折射（图6-9），使车前路面和路缘都有良好而均匀的照明（图6-10）。（a）圆形配光镜（b）向左右折射（c）向下折射图6-9配光镜的结构与作用图6-10有无配光镜（散光玻璃）的光形对比3.前照灯灯泡目前，常用的汽车前照灯的灯泡有白炽灯泡、卤素灯泡和HID气体放电灯灯泡（氙气灯泡）等几种。1）白炽灯泡白炽灯泡（图6-11）的灯丝用熔点高、发光强的钨丝制成。由于钨丝受热后会蒸发，会缩短灯泡的使用寿命。图6-11前照灯白炽灯泡2）卤素灯泡现在汽车上广泛使用利用卤钨再生循环原理制造的卤素灯泡（图6-12）。图6-12卤素灯泡6.2.3前照灯的防炫目装置1.采用远、近光束变换为了防炫目，前照灯灯泡中装有远光与近光两根灯丝，由变光开关控制其电路。夜间公路行车且对面无来车时，使用远光灯，以增大照明距离，保证行车安全。（a）远光灯丝装于反射镜的焦点处（b）近光灯丝装于反射镜焦点的前上方图6-13近、远光灯光束2.近光灯丝加装配光屏上述防炫目措施只能减轻炫目，还不能彻底避免炫目。因为近光灯丝射向反射镜下部的光线经反射后，将倾斜向上照射，仍会使对面交会汽车的驾驶员炫目。为此，现代汽车前照灯的近光灯丝下方均装设配光屏（又称遮光罩、护罩或光束偏转器），用以遮挡近光灯丝射向反射镜下半部的光线，消除反射后向上照射的光束，提高防炫目效果。有些进口汽车的前照灯，还在近光灯丝的前方装设一个遮光罩，遮挡近光灯丝的直射光线，防止炫目。3.采用不对称光形（E形或Z形）为了达到既能防止炫目，又能以较高车速会车的目的，我国汽车的前照灯近光采用E形不对称光形（图6-14），将近光灯右侧亮区倾斜升高15°，即将本车行进方向光束照射距离延长。不对称光形是将遮光罩单边倾斜15°形成的。图6-14前照灯配光光形有些汽车使用了Z形不对称近光光形（图6-14），该光形明暗截止线呈反Z形（图6-15）,故称Z形配光。图6-14前照灯配光光形图6-15Z形不对称近光光形明暗截止线呈反Z形Z形近光光形更加优越，不仅可以避免迎面来车驾驶员的炫目，还可以防止迎面而来的行人和非机动车使用者的炫目，进一步提高了汽车夜间行驶的安全。6.2.4前照灯类型按光学组件的结构不同，可将前照灯分为半封闭式、封闭式两种。1.半封闭式前照灯半封闭式前照灯的结构如图6-16a、图6-17和图6-18所示，其配光镜是靠卷曲反射镜边缘上的牙齿而紧固在反射镜上的，两者之间垫有橡胶密封圈，灯泡只能从反射镜后端装入。a）半可折式（白炽灯泡）b）封闭式灯泡c）封闭式卤素灯泡图6-16单通前照灯类型图6-17矩形半封闭式前照灯图6-18圆形半封闭式前照灯2.封闭式前照灯封闭式前照灯的反射镜和配光镜用玻璃制成一体，里面充以惰性气体。灯丝焊在反射镜底座的灯丝支架上，反射镜的反射面经真空镀铝。其结构如图6-16b、c所示。a）半可折式（白炽灯泡）b）封闭式灯泡c）封闭式卤素灯泡图6-16单通前照灯类型为实现前照灯更亮、更远、更美观的要求，许多轿车上采用了投射式前照灯、HID气体放电灯。（1）投射式前照灯。投射式前照灯外形特点是装用很厚的无刻纹的凸型散光镜，由于反射镜是椭圆形的，所以外径很小，结构如图6-19所示。反射镜有两个焦点。第一焦点处放置灯泡，第二焦点在灯光中形成。凸形散光镜的焦点与第二焦点重合。来自灯泡的光利用反射镜聚成第二焦点，再通过散光镜将聚集的光投射到前方。投射式前照灯采用的光源为卤素灯泡。在第二焦点附近设有遮光板可遮挡上半部分光，形成明暗分明的配光。这种配光特性可适用于前照灯近、远光灯，也可用作雾灯。图6-19投射式前照灯的构造（2）HID气体放电灯。HID是HighIntensityDischargeLamp（高亮度气体放电灯）的简称。这种灯具放电的气体是氙气，故亦称氙气灯，简称氙灯。a）外形b）原理示意图图6-20氙气灯的构造HID气体放电灯的灯泡里没有传统灯泡的灯丝，取而代之的是装在石英管内的两个电极，管内充有氙气（Xenon）及微量金属（或金属卤化物）。在电极上加上足够高的触发电压后，气体开始电离而导电发光。HID气体放电灯灯泡（图6-21）发出的光色成分和日光灯非常相似（图6-22），亮度是卤素灯泡的2.5倍，寿命可达卤素灯泡的5倍。图6-21HID气体放电灯灯泡实物图6-22HID气体放电灯的灯光HID气体放电灯以汽车12V蓄电池为电源，利用一个特制的镇流器（图6-23），在极短的时间内产生约为23KV的触发电压（亦称引弧电压）点亮灯泡。图6-23HID气体放电灯镇流器HID气体放电灯通电0.8s其亮度可达额定亮度的20%（等同于同功率卤素灯的亮度），通电4s以内达到额定亮度的80%以上。