汽车照明系统

4.1　汽车照明系统

4.1.1　汽车照明系统的组成与作用

为了保证汽车行驶的安全性，减少交通事故和机械事故的发生，汽车上都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。汽车灯系可分为内部灯具和外部灯具两部分，主要包括：

①前照灯。俗称大灯，装在汽车头部的两侧，用于夜间或光线昏暗路面上汽车行驶时的照明，有两灯制和四灯制之分。

②雾灯。安装在车头和车尾，位置比前照灯稍低。装于车头的雾灯称为前雾灯，车尾的雾灯称为后雾灯。光色为黄色或橙色（黄色光波较长，透雾性能好）。用于在有雾、下雪、暴雨或尘埃等恶劣条件下改善道路照明情况。

③示宽灯与尾灯。这两种都是低强度灯，用于夜间给其他车辆指示车辆位置与宽度。位于前方的称为示宽灯，位于后方的称为尾灯。

④刹车灯。安装在车辆尾部，通知后面车辆该车正在刹车，以避免后面车辆与其后部碰撞。

制动灯又称制动信号灯，俗称“刹车灯”。均装在汽车后面，多采用组合式灯具。其用途是在汽车制动停车或减速行驶时，向车后发出灯光信号，以警告尾随的车辆或行人。制动灯法定为红色，其灯泡功率一般为20～40W，制动灯开关与制动踏板相连，只要制动，灯就会亮，其受制动开关控制。

⑤转向信号灯。安装在汽车前、后的左右两侧，它发出的是每分钟闪烁60～120次的闪烁光线，光线颜色为黄色。它的作用是在汽车左右转向、汽车变更车道、汽车停车或起步、汽车调头、汽车超车时，分别开启左右转向灯，以提示车外的行人或其他车辆驾驶员及交通警察本车的行驶趋向。

⑥危险警告灯。在紧急情况下，能发出闪光报警信号的灯具。它由转向信号灯兼任，当左、右转向信号灯同时点亮时，即作危险警告灯用，它受危急报警开关控制。

⑦牌照灯。用于照亮尾部车牌，当尾灯点亮时，牌照灯也点亮。

⑧倒车灯。安装于车辆尾部，用以在倒车时照亮车辆后面环境，警示车后的行人和车辆注意避让。当变速器换至倒车挡时，倒车灯点亮。

目前，多将前照灯、雾灯、示宽灯等组合起来，称为组合前灯；将尾灯、后转向信号灯、刹车灯、倒车灯等组合起来称为组合后灯。

⑨仪表灯。用于夜间照亮仪表盘，使司机能迅速容易地看清仪表。尾灯点亮时，仪表灯也同时点亮。有些车还加装了灯光控制变阻器，使司机能调整仪表灯的亮度。

⑩顶灯。用于车内乘客照明，但必须不致使司机眩目。通常，客车车内灯都位于驾驶室中部，使车内灯光分布均匀。

4.1.2　前照灯

（1）前照灯的基本要求

由于汽车前照灯的照明效果对夜间行车安全影响很大，故世界各国多以法律的形式规定了前照灯的照明标准，其基本要求主要有如下两个方面：

第一，前照灯应能保证车前有明亮而又均匀的照明，使驾驶员能够看清车前100m内路面上的物体。随着现代汽车行驶速度的不断提高，对前照灯的要求也越来越高，现代高速汽车前照灯的照明距离应达到200～250m。

第二，前照灯应防止眩目，以避免夜间两车相会时，使对方驾驶员眩目，而造成交通事故。

（2）前照灯的结构

前照灯由反射镜、配光镜和灯泡三部分组成，如图4.1所示。

1）反射镜

反射镜的作用是最大限度地将灯泡发出的光线聚合成强光束，以增加照射距离。它一般呈抛物面状，内表面镀铬、铝或银，然后抛光，目前多采用真空镀铝。灯丝位于反射镜的焦点处，其大部分光线经反射后，成为平行光束射向远方，其距离可达150米或更远，如图4.2所示。

图4.1　前照灯的组成

图4.2　反射镜的原理

2）配光镜

配光镜又称为散光玻璃，装于反射镜之前，可将反射光束扩散分配，使路段的照明更加均匀。配光镜是由透明玻璃压制而成的棱镜和透镜的组合体。如图4.3所示。

图4.3　配光镜

3）灯泡

目前，汽车前照灯的灯泡主要有两种，即白炽灯泡和卤钨灯泡，两种灯泡的灯丝都是用钨丝制成的。由于钨丝在使用时蒸发损耗，使灯泡的使用寿命缩短，为延长其寿命，将玻璃泡中的空气抽出，然后充入其他气体。若充入玻璃泡中的气体为惰性气体，即为白炽灯泡；若充入的是卤族元素（一般为碘或溴）即为卤钨灯泡，如图4.4所示。我国生产的大部分是溴钨灯。

图4.4　灯泡

卤钨灯泡是利用卤钨再生循环反应原理制成的。卤钨再生循环反应原理指从灯丝上蒸发出来的气态钨，与卤素反应生成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，使钨重新回到钨丝上，被释放的卤素继续扩散参与下一次的循环反应，如此周而复始地循环下去，防止了钨的蒸发和钨灯泡的黑化现象。因此，卤钨灯泡与白炽灯泡相比较具有寿命长、亮度大的特点。

（3）前照灯的防眩目措施

1）采用双丝灯泡

夜间会车时，前照灯强烈的灯光可造成迎面驾驶员眩目，容易引发交通事故。所以，为了避免前照灯的眩目作用，一般在汽车上都采用双丝灯泡的前照灯，可以通过变光开关切换远光和近光。同时，为了使近光灯丝射向反射镜下部的光线不向上倾斜而让对方产生眩目，采用带遮光罩的双丝灯泡，即在近光灯丝下方加装配光屏（又称金属遮光罩）。

我国交通法规规定，夜间会车时，须在距对面来车150m以外互闭远光灯，改用防眩目近光灯，如图4.5所示。

图4.5　对称形配光前照灯的工作情况

2）采用非对称光形

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形式。

非对称形配光前照灯的远光灯丝位于反射镜的焦点处，近光灯丝则位于焦点前方且稍高出光学轴线，其下方装有金属配光屏，如图4.6所示。

图4.6　不对称形配光前照灯

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。配光屏在安装时偏转一定的角度，使其近光的光形分布不对称，形成一条明显的明暗截止线。

近来，国外又发展了一种更优良的光形，明暗截止线呈Z形，故称为Z形配光，不仅可以避免迎面来车的驾驶员的眩目，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。各种配光光形如图4.7所示。

图4.7　各种配光光形

3）采用前照灯自动变光器

汽车前照灯自动变光器是一种根据对方车辆灯光的亮度自动变远光为近光或变近光为远光的自动控制装置，如图4.8所示。它的优点是实现了自动控制，不需要驾驶员操纵；其次是它的体积小，性能稳定可靠，且灵敏度高。

图4.8　具有光敏电阻的自动变光器的电路

J—继电器；S—脚踏变光开关

在夜间两车相对行驶，当相距150～200m时，对方的灯光照射到自动变光器上，就立即自动变远光为近光，从而有效地避免了远光给对方驾驶员带来的眩目，待两车相会后，变光器又自动变近光为远光，汽车即可恢复原来的行驶速度。

（4）前照灯的分类、检测与调整

1）前照灯的分类

①可拆式前照灯。这是最早使用的一种，其反射镜边缘的齿簧与配光镜组合，再用箍圈和螺钉安装于灯壳上，灯泡的装拆必须将全部光学组件取出后才能进行，因而密封性很差，反射镜易受外界环境气候的影响而污染变黑，严重降低照明效果，目前已趋淘汰。

图4.9　半封闭式前照灯

②半封闭式前照灯。半封闭式前照灯的结构如图4.9所示，配光镜是靠卷曲反射镜周沿的牙齿而紧固在反射镜上，两者之间垫有橡皮密封圈，其灯泡拆卸只可从反射镜的后方进行。半封闭式前照灯内部灯泡可以单独更换，最常见的故障就是更换灯泡。若半封闭式前照灯的配光镜等损坏，需要更换整个前照灯。更换时，先拔下灯泡上的插座，取下密封罩、卡簧，即可取下灯泡。

③封闭式前照灯。封闭式前照灯没有分开的灯泡，其整个总成本身就是一个灯泡。灯丝安装在反射镜前面，配光镜则与反射镜焊接在一起，如图4.10所示。更换时，先拔下灯脚与线束连接的插座，然后拆下灯圈，即可取下灯芯；安装灯芯时，应注意配光镜上的标记（箭头或字符），不应出现倒置或偏斜现象。

图4.10　封闭式前照灯

④投射式前照灯。投射式前照灯采用了凸形配光镜，反射镜为椭圆形，所以其外径很小，结构如图4.11所示。

由于投射式前照灯的反射镜呈椭圆形状，有两个焦点。在第一个焦点处放置灯泡，光束经反射会聚至第二个焦点。凸形配光镜的焦点与第二焦点相重合，灯泡发出的光被反射镜聚成第二焦点，在通过配光镜将聚集的光投射到远方。投射式前照灯使用的光源为卤素灯泡。

在第二焦点附近设有遮光板，可用于遮住投向上半部分的光，形成明暗分明的配光。

它的这种配光特性可适用于前照灯近、远光灯，也可用作雾灯。

采用投射式前照灯，可利用的光束增多，若将反射镜做成扁长断面，很多光束便可横向扩散，不仅结构紧凑，而且经济实用。

图4.11　投射式前照灯

⑤氙灯。氙灯结构如图4.12所示，是一种含有氙气的新型前大灯，又称高强度放电灯或气体放电灯，英文简称HID（highintensitydischargelamp）。氙灯亮度大，发出的亮色调与太阳光比较接近，消耗功率低，可靠性高，不受车上电压波动影响。

图4.12　氙灯

2）前照灯的检测与调整

前照灯在使用过程中，会因灯泡老化、反射镜变暗、照射位置不正，而使前照灯的发光强度不足或照射位置不正确，影响汽车行驶速度和行车安全，因此必须对前照灯进行检测和调整。

前照灯的发光强度是指光源在给定方向上所能发出的光线强度（单位：坎，cd）。国家标准对汽车前照灯远光光束的发光强度有明确的要求，具体标准如表4.1所示。

表4.1 前照灯远光光束发光强度要求（单位：cd）

注：采用四灯制的机动车其中两只对称的灯达到两灯制的要求时视为合格。

前照灯的发光强度一般用前照灯检测仪进行检测。它利用光电池受光线照射后产生电动势，再由光度计（实质上是一个电流表）来指示前照灯的发光强度。前照灯的发光强度高，光电池产生的电流大，光度计指示的值就高。

前照灯的光束照射位置是光轴中心相对于前照灯配光镜几何中心在垂直方向偏上或偏下、水平方向偏左或偏右的距离。对于对称配光特性的前照灯，一般把光束最亮区域的中心作为光轴中心，用此检测光束的照射位置；对于非对称配光特性的前照灯，一般以光束明暗截止线交点或中心作为光轴中心，用此检测光束照射位置。前照灯的远光一般都采用对称式配光，光形分布具有水平方向宽、垂直方向窄等特点。前照灯的近光，我国规定采用非对称式配光，光形分布是近光光束最亮部分向右下偏移，在配光屏幕上具有明显的明暗截止线。用屏幕可以检测前照灯的光束照射位置，国家标准对汽车前照灯光束照射位置的规定是：机动车在检验前照灯的近光光束照射位置时，被测车辆空载（允许乘坐一名驾驶员），轮胎气压正常，汽车正对屏幕10m处，光束明暗截止线转角或中心的高度应为0.6～0.8H（H为前照灯中心离地面的高度），其水平方向位置向左偏或向右偏均不得超过100mm。四灯制前照灯远光单束灯的调整，要求在屏幕上光束中心离地面的高度为0.85～0.90H，水平位置要求左灯向左或向右偏均不得大于170mm。前照灯光束照射位置不符合规定要求时，应利用上下、左右调整螺钉进行调整，装用远、近双丝灯的前照灯以调整近光光束为主。

用屏幕只能检测前照灯的光束照射位置，不能检测发光强度。目前，汽车维修企业和汽车检测站广泛采用前照灯检测仪来检测前照灯的发光强度和光束照射位置，据此来检验和调整汽车前照灯的发光强度和光轴偏斜量。前照灯检测仪检测前照灯的光束位置一般是将4块光电池组合在一起，位于上、下的光电池接有上下偏斜指示计，位于左、右的光电池接有左右偏斜指示计，当前照灯照射在光电池上后，上下偏斜指示计和左右指示计将发生摆动，据此可测出前照灯的光束照射位置。前照灯检测仪按测量方法不同分为聚光式、屏幕式、投影式、自动追踪光轴式、全自动式等多种，使用方法虽各不相同，但检测原理大同小异，具体的使用方法可以参考其说明书操作。目前，应用较多的是全自动式检测仪。

3）前照灯的电路

前照灯的电路主要由灯光开关、变光开关、大灯继电器及前照灯组成。如图4.13所示。

（5）前照灯故障检测方法

1）灯光不亮排除办法

引起灯光不亮的原因主要有灯泡损坏、保险丝熔断、灯光开关或继电器损坏及线路短路或断路故障等。在进行故障诊断时，应根据电路图对电路进行检查，判断出故障的部位。

①灯泡或熔断器损坏：如果一只灯不亮一般为灯丝烧断，将灯泡拆下后检查，若灯泡损坏，则更换新灯泡。如果几只灯都不亮，按喇叭，喇叭不响，则可能是总熔断器熔断；若同属一个熔丝的灯泡都不亮，则可能是熔丝熔断。处理这两类故障时，在将总熔断器复位或更换新的熔丝之前，应查找超负荷的原因，方法是：将熔丝所接各灯的接线从灯座拔掉，用万用表电阻挡测接灯端与搭铁之间的电阻，若电阻较小或为0，则可断定线路中有搭铁故障，排除故障后，再把熔断器复位或更换新的熔丝。

②灯光开关、继电器及线路的检查。

A.继电器的检查。将继电器线圈直接供电，检查继电器是否能正常工作，如不能正常工作，应更换继电器。

B.灯光开关的检查。可用万用表检查开关各挡位的通断情况，若与要求不符，应更换灯光开关。

C.线路的检查。在检查时，可用万用表或试灯逐段检查线路，找出短路或断路故障的部位。

2）亮度下降排除办法

若灯光亮度不够，多为蓄电池电量不足或发电机及调节器故障所引起。另外，导线接头松动或接触不良，导线过细或搭铁不良，散光镜坏或反射镜有尘垢，灯泡玻璃表面发黑或功率过低及灯丝没有位于反射镜焦点上，均可导致灯光暗淡。

检查时，首先检查蓄电池和发电机的工作状态。若不符合要求，应先恢复电源系统的正常工作电压，在电源正常的状态下，检查线路的连接情况及灯具是否良好。

3）灯泡频繁烧坏排除办法

灯泡频繁烧坏一般是电压调节器调节不当或失调，使发电机输出电压过高造成的，应重新将工作电压调整到正常工作范围。此外，灯具的接触不良也有可能造成灯泡的频繁损坏，检查时也应注意这方面的情况。