1.汽车灯光的种类

汽车灯光按照用途分为照明灯(业内称为前大灯)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;内照明灯有篷顶灯、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。

(1)前照灯。目前应用于汽车的前照灯主要有卤素灯和氙气灯两种,在改装行业LED前照灯应用也比较多。

①卤素前照灯。卤素前照灯原理是电阻上有电流通过时会发热,当温度足够高时会发出波长在可见光频段的黑体辐射。卤素前照灯一般有两种,即碘钨灯和溴钨灯。卤素前照灯已广泛应用于汽车照明领域,其使用效果如图2-31 所示。

②氙气前照灯。氙气前照灯为高压气体放电灯(High Intensity Discharge,HID),也称为重金属灯、气体放电灯或高强度放电灯,其使用效果如图2-32 所示。它的原理是在UV-cut (抗紫外线)水晶石英玻璃管内,以多种化学气体充填,其中大部分为氙气与碘化物等惰性气体,然后再透过增压器将车上12 V 的直流电压瞬间增压至23 000 V,经过高压振幅激发石英管内的氙气电子游离,即击穿灯内的气体介质产生放电电弧,在两电极之间产生光源,这就是所谓的气体放电。而由氙气所产生的白色超强电弧光可提高光线色温值,类似白昼的太阳光芒,HID 工作时所需的电流量仅为3.5 A,亮度是传统卤素灯泡的3 倍,使用寿命比传统卤素灯泡长10 倍。HID 氙气前照灯由灯头、电子镇流器和线组等组成。

图2-31　卤素前照灯效果

图2-32　氙气前照灯效果

③LED 前照灯。LED 为发光二极管的英文缩写,即Light Emitting Diode。将多个LED 组合在一起制成的汽车前照灯亮度非常高,且电能消耗量低,其使用效果如图2-33 所示。

(2)雾灯。雾灯装于汽车前部比前照灯稍低的位置,用于雨雾天气行车时照明道路。雾灯灯光为黄色,其穿透力强,可提高驾驶人与周围交通参与者的能见度。

(3)LED 灯带。把LED 组装在带状的FPC (柔性线路板)或PCB 硬板上即形成LED灯带。LED 灯带如图2-34 所示,其通常用于装饰。

图2-33　LED 前照灯使用效果

图2-34　LED 灯带

(4)日间行车灯。日间行车灯应在车辆发动机起动后自动开启,使用效果如图2-35所示。天黑后,驾驶人需手动开启常规照明车灯,而日间行车灯随之自动熄灭。日间行车灯可让其他车辆或行人更容易看清汽车,而且与现行近光灯相比能耗更低。日间行车灯只配备在少数车辆上。

图2-35　日间行车灯效果

(5)制动灯。制动灯分为两类:左右制动灯(两个)和高位制动灯(一个)。

左右制动灯是红色的,红色有警示的意思,一踩制动踏板灯就亮(包括驻车制动)。制动灯的作用是提示后面车辆该车要减慢速度或停车,后面的车就可以提前准备。现在的制动车灯一般同雾灯,可以穿透厚厚的雾,也有的用LED 灯作制动灯。

高位制动灯一般安装在车尾上部,以便后面行驶的车辆易于发现前方车辆制动,起到防止追尾事故发生的目的。

(6)倒车灯。倒车灯在驾驶者挂上倒挡时自动开启,它是透明的,主要起提示作用和黑夜里的照明作用。

(7)转向灯。转向灯又分为前转向灯、侧转向灯和后转向灯。转向灯的作用是通过闪烁告知其他驾驶人或行人本车转向,颜色是橘黄色。

前转向灯在汽车前灯内;侧转向灯在汽车两侧,有的则镶嵌在汽车反光镜背面;后转向灯在汽车后灯内。

2.汽车灯光改装项目

(1)更换大功率灯泡。通过此种改装方式,能够提升一定的灯光亮度,最为简单,也最为经济。更换大功率灯泡就是将原车的55/60 W (H4)的普通卤素灯泡(小功率)直接换成90/100 W 的大功率灯泡,其余部分不需要做任何改动,这是一种最普遍、最简单的改装方式。目前市面上90/100 W 的灯泡非常多,中国品牌很多,价格都比较经济。进口的以PHILIPS 的最多。改装后,功率明显增大,灯光发蓝或发白,效果有一定的提升。

此种改装方式的缺点是线路、开关及电源电力负荷严重增加,灯泡热能增加,灯杯温度增加,容易造成线路及开关的超负荷烧毁,加速灯杯水银老化,造成灯杯的烧熔变形,甚至可能引发火灾事故。最常见的故障就是经过一段时间之后,前照灯组合开关的触点烧灼。因为灯泡功率增大之后,线路的电流随之成倍增加,在原有线路(电阻)不变的情况下,线路的电压耗损(功率损耗)也会呈几何次方增加,前照灯两端的电压将下降,导致线路负荷增大。所以,为安全起见,将灯泡功率加大的同时,应将线路进行一定程度的改造。通常加装控制继电器,直接从蓄电池取电,增加前照灯后部的散热。否则不但灯光亮度的提升效果不明显,而且会增加安全隐患。

目前市场上还有一小部分100/140 W 的灯泡,功率更大,但是效果提升并不明显,而且会带来电源和导线以及灯杯负荷的严重增大,有很大的安全隐患,建议不要使用。

(2)加装前照灯增亮线。前照灯增亮线主要由继电器和线束等组成,如图2-36 所示。前照灯增亮线安装在前照灯与蓄电池之间,通过降低线路的电压损耗使前照灯两端的电压与蓄电池电压基本接近,达到增光效果。通常与更换大功率灯泡配合改装,来提高前照灯亮度。由于改装较简单,花费较低,所以现在很多车都采用这种增亮方式。

图2-36　前照灯增亮线

前照灯增亮线的改装方式是在原线路中加装一套由2 个继电器、2 个熔断器、2 个前照灯插座、1 个前照灯插头、2 路火线和搭铁线组成的前照灯增亮线套件。它是利用一个控制继电器将前照灯直接与蓄电池用精良导线连接,于是路径缩短了,电阻也小了,使得前照灯的电压与蓄电池基本保持一致。因此,亮度与原线路相比会有所增加,不会出现前照灯因为开关、插头和电线的接触不良而亮度减弱的情况。

(3)加装前照灯增亮器。前照灯增亮器是采用升压的方法,把汽车前照灯电压由原来的12 V 提高到14.8 V,使前照灯绕过低效率发光区,提高灯丝发光效率,在不影响或少影响寿命的情况下,大大提高了亮度,能使60 W 卤素灯泡产生150 W 的晶钻光芒(色温4800 K 以上),亮度提高200%以上,可接近于氙气灯的亮度。

由于汽车上用的是12 V 蓄电池,故人们认为汽车前照灯的工作电压为12 V。实际上,汽车前照灯的额定工作电压是不能按12 V 设计的。这是由于汽车上前照灯工作电压都没有稳压装置,汽车起动和高速运行时会明显看到前照灯比平时亮很多,因为这时电压为14～15 V,灯泡必须在14～15 V 的电压下工作才能在汽车上正常使用,如果按12 V 电压设计前照灯,则在这样不稳的电压条件下工作,灯泡会频繁地烧坏。灯泡在工作时,大部分时间都在12 V 或低于12 V 的电压下工作,这并不是灯泡发光效率最高的状态,因为灯丝没有烧到足够的工作温度。灯泡的实际工作电压适应15 V 电压,而灯泡的主要工作时间内却是12 V 电压,这就是灯泡为什么会亮度不足。要想得到高的发光效率,灯丝的温度就必须提高,而提高温度的唯一方法就是提高电压。前照灯增亮器采用升压的方法为汽车前照灯单独提供两路或四路恒定的工作电压,电压不随发动机转速变化,也不用改变原车前照灯的配光,不增加原车线路负荷,安装方法同增光线一样简单。相对于卤素灯400～600 h (正常使用2～3年)的寿命和成本来考虑,其是安全又实用的方案。

(4)改装氙气灯。氙气灯可使灯泡的使用寿命和亮度发挥到极致,且聚光效果好,色泽柔和,灯光白亮,其灯光的外形如图2-37 所示。

图2-37　氙气灯泡

由于氙气灯性能优越,亮度、色温、防炫目和耐用性等方面都比卤素灯好,因此越来越多的中高级轿车均使用氙气灯。氙气灯与普通卤素灯对比见表2-7。目前奔驰E 级、宝马7 系列、丰田雷格萨斯、本田阿库拉等高档车都使用了这种新型前照灯,国产的奥迪A6、帕萨特2.8、马自达、别克君威等也采用了氙气灯。

表2-7　氙气灯与普通卤素灯对比(www.daowen.com)

①氙气灯的组成与工作原理。一套改装用氙气灯的组成如图2-38 所示,包括氙气灯泡2 支,安定器2 个,高压启动器2 个,线束固定扣12 个,线束2 条,安定器支架2 个,启动器支架2 个,螺钉、螺母、垫圈14 个,电源连线2 条。

图2-38　氙气灯的组成零件

(a)安定器;(b)高压启动器;(c)安定器/启动器支架;(d)氙气灯泡;(e)线束;(f)电源连线;(g)线束固定扣

氙气灯的工作原理是:接通电源后,首先将车的上12 V 电压在几微秒内升高到23 000 V 的高压脉冲电加在石英灯泡内的金属电极之间,激励灯泡内的物质(氙气、少量的水银蒸气及金属卤化物)在电弧中电离产生亮光,高温导致碰撞激发,并随压力升高使线光谱变宽形成带光谱。在灯开关接通后约3 s 即达到全部光通量,灯的发光颜色则由灯泡内的氙气、水银蒸气和少量金属卤化物所决定。

②氙气灯的特点。氙气灯主要具有以下6 个特点:

a.亮度大。氙气灯可以输出高达3 000 lm (流明,光通量的计量单位)的亮度,而一般卤素灯泡只能产生1 000 lm 左右的亮度,300%的亮度提升对于提高夜间及雾中驾驶视线的清晰度有着明显的效果。而且传统卤素灯泡会随着使用时间增长,灯丝发黑,亮度明显下降;氙气灯则即使使用1 000 h 后亮度维持率也在70%以上。前照灯亮度的提高有效扩大了车前方的视觉范围,从而提供了更为安全的驾驶条件。

b.色调好。普通的卤素汽车灯的色温在3 000 K 左右,晚上行车时显得昏暗。氙气前照灯仿制太阳光的自然色调,使光亮非常完美,如同昼光。这是因为氙气灯通过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,激励灯泡内的物质在电弧中电离产生亮光。这种亮光的色温与太阳光相似,但含较多的绿色与蓝色成分,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。

c.能耗低。一般的卤素灯功率为55/60 W (H4),而氙气灯功率恒定为35 W。在各种电子、电气设备日增的情况下,从前照灯上节约20 W 的电力有着十分重要的意义,大大减轻了汽车电力系统的负担。

d.性能好。氙气灯的亮光具有很好的稳定性及连续性,且一旦发生故障,氙气灯不会瞬间熄灭,而是通过逐渐变暗的方式熄灭,能为驾车人在黑夜行车中赢得时间,紧急靠边停车。此外,氙气灯还有助于缓解人们夜间行驶的疲劳与紧张,增加了驾驶的舒适性与安全性。

e.寿命长。卤素灯通过加热钨丝发光,钨丝随着使用时间的增长而逐渐蒸发。而氙气灯没有灯丝,它是利用两电极之间放电产生的电弧来发光的,因此不存在因灯丝烧断而报废的问题,使用寿命比卤素灯长得多。品质再高的卤素灯泡最多也只能连续使用400 h,而氙气灯使用寿命相当于汽车平均使用周期内的全部运行时间。

f.保护功能完备。由于安定器采用比较先进的电子电路,所以有非常完备的电路保护功能。

(a)超压保护。能够防止在电压过高时烧毁灯泡,以使车主及时发现车辆故障。当电源直流电压超过16 V 时,安定器自动停止工作,并使输出功率不超过45 W,保护安定器,避免氙气灯泡损坏。

(b)欠压保护。能够防止灯泡将汽车蓄电池的电能全部用完,造成汽车不能正常起动。当电源直流电压低于9 V 时,安定器自动停止工作,避免损坏蓄电池。

(c)空载保护。当安定器未接灯泡处于空载状态时,自动停止工作,避免高压电伤害工作人员。

(d)短路保护。当安定器遇意外情况,处于短路状态时,也能自动停止工作,避免损坏。

(e)反接保护。当安定器在安装过程中操作失误导致输入电源正负极接反时,安定器自动停止工作,以保证安定器不被损坏。

③氙气灯的选购。

选购氙气灯时应注意以下6 个方面:

a.根据不同车型选择不同型号。氙气灯有H1、H3、H4、H7、9004、9005、9006 等多种型号,如图2-39 所示,选购时应根据不同车型选择不同型号的氙气灯。以EOS 氙气灯为例,常用车型的近光灯和远光灯分别应选用的氙气灯型号见表2-8。选购时先在车灯的玻璃下角找到该灯的型号,然后仔细按照车型对照选购相应车灯即可。

图2-39　部分型号的氙气灯

(a)H1;(b)H3;(c)H4;(d)H7;(e)9004;(f)9005;(g)9006

表2-8　常用车型与EOS 氙气灯型号对照

续表

b.选择合适色温。色温以绝对温度K 来表示。色温在3 000 K 左右时,光色偏红;色温在5 000 K 左右时,光色偏蓝;色温在6 000 K 以上时,光色偏白。不同色温的光,具有不同的照明和视觉效果。人类眼睛能够接受的色温在2 300～7 500 K,而在实际使用中,合适的色温则在3 200～5 000 K,这样车灯的亮度和穿透力对于照明是很合适的。可见,氙气灯的色温并非越高越好,当氙气灯的色温为6 000 K 时,光色太白、太亮,会给行人和其他车辆带来危险,因此在美国和欧洲都禁止使用6 000 K 以上的车灯,建议消费者选用6 000 K 以下的氙气灯。

c.选择合适尺寸的灯泡。如果氙气灯泡与原卤素灯泡的大小、尺寸不同,发光部分可能偏离了焦点位置,从而会出现车灯不聚光、无正确的远光功能等负面影响。此外,装氙气灯对车辆前围保险杠及格栅有一定的尺寸要求,需仔细测量后再予以改装。

d.选择品质好的品牌产品。目前国内汽配市场上氙气灯的品牌繁多,主要有三类:第一类是欧洲产品,如飞利浦、海拉、博世、欧斯朗等,品质上佳,价格很高;第二类是韩国产品,如劲光等,品质也都可以,价格比较适中;第三类是国产的产品,一般也都是国外的散件在国内企业组装的,如台湾地区的红武士、浙江的爱博特等,品质一般,价格也比较低。

f.根据车辆实际情况选择。氙气灯因其性能优越、成本较高,所以价格也较贵。目前市场上最好的卤素灯每套价格为900 多元,而氙气灯一般都要4 000 元左右,贵的要5 000多元,所以车主应该根据自己的实际情况来选择。如果汽车已用了近10年,就没有必要换灯;如果是新车且档次较高,有条件的话应换成氙气灯,因为氙气灯几乎与汽车的使用年限相同,而卤素灯仅有几年的寿命,折合起来不如装氙气灯划算。

g.防止假冒伪劣氙气灯。现在市场上有一种假冒氙气灯,这种灯是在卤素灯泡的玻璃管上添加一层或多层的蓝色镀膜,以此来过滤其他颜色的光波,使只有蓝白两种颜色的光透出来,乍起来看灯是亮了一些,其实是眼睛的错觉。这样的灯泡实际投射光线的功率已大打折扣,将直接导致灯泡照射范围缩小,甚至还比不上完全未经改进的原厂车灯,直接危及行车安全,选购时要特别注意。

④改装方式。将汽车上原厂装配的卤素灯改装为氙气灯的方法主要有以下3 种:

a.换总成。换总成就是将原卤素前照灯总成全部更换成氙气前照灯总成,包含灯罩、灯壳、反光罩和氙气灯组在内的全套前照灯总成,而且一般是远近光灯都换成了氙气灯(也有只换近光灯,远光灯仍是卤素灯总成的,价格稍低)。这种方式灯光效果最好,不需要进行灯泡焦点的调试和光束聚焦位置的调整,因为先前厂家已进行了整体设计和匹配调整,所以不存在灯泡与反光罩配合的问题,只需要在总成安装完毕之后,做前照灯的上下、左右方向光束的调整就行了。

这种改装方式的主要缺点是价格很高,普通品牌价格都要4 000～10 000 元,国际大品牌的价格都在10 000 元以上(像宝来的海拉总成要11 000 多元),而且型号受厂商的限制,不一定每种车型都有用以改装的相应前照灯总成,一般中高级轿车、豪华轿车,以及市场保有量较大的车型有,但市场保有量不大的车就不一定有了(比如北京吉普的切诺基越野车就没有);另一方面改装程序也较为复杂。

b.换灯泡。换灯泡就是将原车前照灯中的卤素灯泡换成氙气灯泡(含灯泡座)。这种改装方法简便易行,但存在很大的安全隐患,主要表现在以下两个方面。

(a)由于前照灯的反射镜与配光镜都是为原卤素灯泡度身定制的,在改换光源后,由于氙气灯泡与原卤素灯泡的尺寸大小都不尽相同,发光部分必然偏离了焦点位置(即由氙气灯发光部位置偏移所致),因此新的氙气光源与反射镜及配光镜的配合不可能达到原有的效果。可见,这种改法虽然可以提高前照灯的光源照明亮度,却不能产生法规要求的光型,相反出现了包括不聚光、失去近光切割线(即明暗截止线)、无正确的远光功能(带远光功能的产品也有,但光形并不理想)等严重的负面效果。

(b)由于更改了原车的电路,故一旦出现产品质量问题,可能会引起短路甚至起火。为此,建议车主将汽车上的卤素灯改装为氙气灯。

(c)另行加装。另行加装就是不改动原车的照明系统,而是将氙气灯作为辅助灯,另外开辟一个照明系统,将灯安装于汽车头部或顶部的相应位置,如图2-40 所示。这种改装相对比较灵活,用户可以根据车辆的前围造型和自己的喜好挑选适合的产品,选择合理的位置进行安装,以满足个性化的需求。氙气辅助灯以远光灯为主,外径一般小至80～90 mm,大至200 mm,分别适合货车、越野车和轿车等不同车型。氙气辅助灯可以满足高速公路驾驶以及赛车驾驶的特殊需求,射程可达1 000 m 以上。此种改装方法对于车辆前围保险杠及格栅有一定的尺寸要求,需仔细测量后再予以改装。

图2-40　在前护杠上加装的氙气大灯