1.前照灯的基本要求

前照灯是汽车照明系统最重要的外部照明灯具，用来照亮前方路面和环境，保证汽车全天候安全行驶。由于汽车前照灯的照明效果直接影响着夜间交通安全，所以世界各国交通管理部门一般都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，其基本要求主要有以下几个方面：

（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100～150 m以内路面上的任何障碍物，现代高速汽车前照灯的照明距离应达到200～250 m。

（2）前照灯应具有防炫目装置，确保在夜间会车时，不使对方驾驶员因产生炫目而造成事故。

（3）在横向上，前照灯的光束应有一定的散射，以便让驾驶员在直行时能看清来自侧面的运动物体，转弯时能看清路面。

2.前照灯的结构

汽车前照灯一般由灯泡、反射镜和配光镜三部分组成。

1）灯泡

灯泡是前照灯的光源，目前汽车前照灯用的灯泡有普通白炽灯泡、卤钨灯泡和HID灯泡（氙气灯泡）几种类型，如图6-1所示。

（1）普通白炽灯泡。其灯丝是用钨丝制成，为了减少钨丝受热后的蒸发，延长灯泡寿命，制造时将玻璃泡内空气抽出，再充以约86%的氩气和约14%的氮气的混合气体，但仍会有钨丝的蒸发，使灯丝损耗，灯泡壁发黑。随着汽车技术的不断发展，普通白炽灯泡已被淘汰，现在汽车的前照灯多以卤钨灯泡和氙气灯泡为主。

图6-1　前照灯的灯泡

（a）普通白炽灯泡；（b）卤钨灯泡；（c）HID灯泡
1，12—插片；2，11—灯头；3，10—定焦盘；4，9—远光灯丝；5，8—配光屏；6，7—近光灯丝；13—透镜；14—弧光灯；15—遮光板

（2）卤钨灯泡。卤钨灯泡就是在灯泡内掺杂少量的卤族元素（如碘、溴），利用卤钨再生循环反应原理制成。从灯丝蒸发出来的气态钨与卤素相遇反应，生成挥发性的卤化钨，而卤化钨扩散到炽热灯丝附近（温度超过1 450 ℃），又会受热分解还原为钨和卤素，钨会重新回到灯丝中去，卤素则重新进入气体中，如此循环不已，灯丝几乎不会蒸发，灯泡也不会发黑。

在相同功率下，卤钨灯的亮度为白炽灯的1.5倍，寿命比白炽灯长2～3倍，目前已得到广泛的应用。现在使用的卤钨灯泡多为碘钨灯泡和溴钨灯泡，我国生产的主要是溴钨灯泡。

图6-2　氙气灯结构

1—电极；2—外部灯泡；3—外引线；4—内引线；5—陶瓷管

（3）HID（High Intensity Discharge）灯也叫高压气体放电灯，可称为重金属灯或氙气灯。新型高压放电氙气灯由弧光灯组件、电子控制器和增压器三大部件组成，其结构如图6-2所示。氙气灯在抗紫外线水晶石英玻璃管内，以多种化学气体填充，其中大部分为氙气（Xe）与金属卤化物等惰性气体，还有少量的汞蒸气，接通电源后通过增压器将车上12 V的直流电瞬时增压至20 000 V以上，激发石英管内的氙气电离，使电子发生能级跃迁而开始发光，电极间蒸发少量汞蒸气，光源立即引起汞蒸气弧光放电，待温度上升后再转为卤化物弧光灯工作，这就是所谓的气体放电。氙气灯的亮度约为卤钨灯泡的3倍，使用寿命约为卤钨灯泡的5倍。

2）反射镜

反射镜材料有薄钢板、玻璃、塑料等，其表面形状是旋转抛物面，如图6-3所示，其内表面镀银、铝或铬，再进行抛光处理。

前照灯灯泡灯丝发出的光亮有限，功率仅 40～60 W，如无反射镜，只能照清车前6 m左右的路面。反射镜的作用是将灯泡发出的散光束聚合成强光束后射向远方，如图6-4所示，灯丝位于焦点上，灯丝的绝大部分光线向后射在立体角范围内，经过反射镜反射后变成平行光射向远方，使反射出来的光亮度比灯丝本身光亮度提高几百倍至上千倍，车前150 m甚至400 m内的路面照得足够清楚。

图6-3　反射镜

1—散光玻璃；2—反射镜；3—插头；4—灯丝

图6-4 反射镜工作示意

3）配光镜

配光镜又称为散光玻璃，由透光玻璃压制而成，是多块特殊棱镜和透镜的组合，如图6-5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，使车前的路面和路缘有良好而均匀的照明。现代轿车的组合前照灯往往将反射镜和配光镜作为一体，即反射镜形状经过计算机辅助设计，既起到反光作用，同时也进行了光的合理分配。

图6-5　配光镜的结构与作用

（a）圆形配光镜；（b）向左右散射；（c）向下折射

3.前照灯的防炫目措施

夜间行驶的汽车在交会时，由于前照灯的亮度较强，会引起对方驾驶员炫目。所谓炫目，是指人的眼睛突然受强光照射时，由于视觉神经受刺激而失去对眼睛的控制，本能地闭上眼睛或看不清暗处物体的生理现象。

为了避免前照灯的强光线使对面来车驾驶员产生炫目，而造成交通事故，并保持良好的路面照明，在现代汽车上普遍采用双丝灯泡的前照灯。其中一根灯丝为远光灯丝，光度较强；另一根灯丝为近光灯丝，光度较弱。当夜间行驶无迎面来车时，可通过控制电路接通远光灯丝，使前照灯光束射向远方，便于提高车速。当两车相遇时，接通近光灯丝，前照灯光束倾向路面，将车前50 m内路面照得十分清晰，从而避免了迎面来车驾驶员的炫目现象。

双丝灯泡有以下几种形式：

1）普通双丝灯泡

双丝灯泡的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，其工作情况如图6-6所示。

当接通远光灯电路时，远光灯丝发出的光线由反射镜反射后平行射向远方，如图6-6（a）所示；当接通近光灯电路时，部分光线反射后倾向上方，大部分光线倾向路面，如图6-6（b）所示。

图6-6　普通双丝灯的工作情况

（a）远光光形；（b）近光光形

2）带有遮光屏的双丝灯泡

采用带有遮光屏的双丝灯泡的前照灯，其远光灯丝安装于呈旋转抛物面的反射镜的焦点处，近光灯丝安装于反射镜焦点的上方或前上方。带有遮光屏的双丝灯泡结构如图6-7所示，远光灯丝发射的光线经反射镜聚光、反射后，沿光学轴线以平行光束射向远方，以此照亮车前方l50 m以上的路面；近光灯丝下方均设有遮光屏（又称遮光罩或光束偏转器），用于遮挡近光灯丝射向反射镜下部的光线，消除反射向上照射的光束，因此，近光灯丝发射的光线经反射镜反射后，大部分光束将倾斜向下射向车前的路面，从而避免使对方驾驶员炫目。

3）非对称配光屏双丝灯泡

图6-7　带有遮光屏的双丝灯泡结构

（a）近光光形；（b）远光光形
1—近光灯丝；2—遮光屏；3—远光灯丝

非对称配光方式的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，非对称式配光的配光屏安装时偏转一定角度，左侧边缘倾斜15°，与新型配光镜配合使用，形成图6-8所示的近光光形。光形中有条明显的明暗截止线，区域Ⅲ是一个明显的暗区，该区B50L点表示相距50 m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0.3 lx），所以可避免使迎面来车驾驶员炫目。下方Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ区域及上方15°区域是亮区，将车前路面和右方人行道照亮。这种非对称形的配光性能，称为欧式配光，其符合联合国欧洲经济委员会制订的ECE标准，所以又称ECE方式，它是比较理想的配光，已被世界公认。

图6-8　非对称配光光形（尺寸单位：cm，测定距离：25 m）

4）Z形配光

近年来，国外又发展了一种更优良的光形，其近光光形如图6-9所示。明暗截止线呈Z形，故称Z形配光。它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，更加保证了汽车夜间行驶的安全。

4.前照灯的分类

前照灯按照装车形式的不同可分为两灯制前照灯和四灯制前照灯。

前照灯按结构的不同，又可分为可拆式前照灯、半封闭式前照灯和全封闭式前照灯。(www.daowen.com)

可拆式前照灯由于气密性差、反射镜易污染而降低了反射能力，进而降低了照明效果，目前已很少采用。

半封闭式前照灯如图6-10所示，其配光镜和反射镜固定结合，灯泡可从反射镜后部更换，维修方便，因此被广泛采用。

图6-9　Z形非对称配光示意

图6-10　半封闭式前照灯

全封闭式前照灯又叫真空灯，如图6-11所示，其反射镜和配光镜用玻璃制成一体，形成灯泡，灯丝焊在反射镜底座上，反射镜的反射面经真空镀铝，里面充以惰性气体。由于全封闭式前照灯完全避免了反射镜被污染以及不受大气的影响，所以其反射效率高，照明效果好，使用寿命长，迅速得到了普及；但当灯丝烧断后，需更换整个总成，成本高，因此限制了它的使用范围。

5.前照灯自动控制电路

为了提高汽车行驶的安全性和方便性，减轻驾驶员的劳动强度，很多新型车辆采用了前照灯自动控制系统，实现对前照灯的自动控制。常见的有前照灯会车自动变光器、前照灯昏暗自动发光器、自动变光控制、光束自动调整、延时自动控制等。

图6-11　全封闭式前照灯

1—配光镜；2—反射镜；3—接头；4—灯丝

1）前照灯会车自动变光器

前照灯自动变光器的光敏器件一般安装于汽车风窗玻璃下。当在150～200 m以外对方车辆有灯光信号时，它能够自动地将本车的远光变为近光，避免给对方驾驶员带来炫目；两车交会后又可自动恢复为远光，确保汽车行驶过程中照明的要求。

前照灯自动变光器控制电路很多，现举例说明，图6-12所示为一款前照灯的自动变光器控制电路，它是由自动/手动转换开关、变光继电器 J、变光开关、前照灯、灯光传感器VD1和VD2及VT1、VT2、VT3、VT4等元件组成的放大电路。

图6-12　前照灯自动变光器控制电路

1—灯光传感器；2—自动/手动变光转换开关；3—变光开关；4—前照灯；5—变光继电器

（1）在夜间行车无迎面来车灯光照射时，感光器（VD1、VD2）内阻较大，使VT1基极没有导通所需的正向电压而截止，于是VT2、VT3、VT4的基极也都因为无正向导通电压而截止，变光继电器线圈不通电，其常闭触点接通远光灯。

（2）当有迎面来车或道路有较好的照明度时，VD1、VD2的电阻下降，这使VT1基极电位升高从而导通，VT2、VT3、VT4的基极也随之有正向偏置而导通，使变光继电器线圈通电，其常闭触点打开，常开触点闭合，前照灯由远光自动切换为近光。

（3）会车结束后，VD1、VD2因无强光照射而电阻增大，使VT1又截止。此时，由于电容C的放电，使VT2、VT3、VT4仍保持导通，1～5 s后，待电容C放电至VT2不能维持导通状态时，变光继电器线圈才断电，前照灯恢复远光照明。延时恢复远光可避免会车过程中由于光照突变而引起的频繁变光，以提高近光会车的可靠性。延时的时间可通过电位器RP2来调整。

2）前照灯昏暗自动发光器

前照灯昏暗自动发光器的作用是在汽车行驶过程中（并非夜间行驶），当汽车前方自然光的强度降低到一定程度时，如汽车通过高架桥、林荫小道、树林、竹林或者天空突然乌云密布等，发光器便自动将前照灯电路接通，从而开灯行驶以确保行车安全，如图6-13所示。

图6-13　前照灯昏暗自动发光器

前照灯昏暗自动发光器通常安装在汽车仪表盘上方。一般来讲，这种轿车的车灯开关设有自动挡位（AUTO），其控制电路如图6-14所示。

图6-14　前照灯自动点亮系统的控制电路

1—触发器；2—点火开关；3—尾灯；4—车灯开关；5—蓄电池；6—前照灯；7—变光开关；8—驾驶座门控开关；9—光电二极管

当车灯开关位于“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，下面介绍其工作原理。

当车门关闭，点火开关处于“ON”状态时，触发器控制晶体管VT1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L2（约550 lx）及夜间检测电路的熄灯照度L4（200 lx）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VT2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L（l约130 lx）暗时，夜幕检测电路输出高电平，使VT2导通，尾灯电路接通，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50 lx）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平，使晶体管VT3导通，前照灯继电器工作，点亮前照灯。

（3）接通后周围亮度变化时。在前照灯点亮时，由于路灯等原因使得周围环境变为明亮的情况下，夜间检测电路的输出变为低电平。但在延迟电路的作用下，在时间T内，VT3仍保持导通状态，所以前照灯不熄灭。在周围的亮度比夜幕检测电路的熄灯照度L2更亮的情况下（如白天汽车从隧道驶出来），夜幕检测电路输出低电平，从而解除延迟电路，尾灯和前照灯都立即熄灭。

（4）自动熄灯。点火开关断开，使发动机停止工作时，触发器S端子断电，处于低电平。但是，触发器由 +U供电，VT2仍是导通状态，因为触发器R端子也是低电平，不能改变触发器的输出端的状态。在这种状态下打开驾驶室门时，触发器R端子就变成高电平，端输出就反转成为高电平，向电路供应电源的晶体管VT1截止，VT2及VT3也截止，所有灯都熄灭。上述情况下，在夜间黑暗的车库等处下车前，因为有车灯照亮周围，所以给下车提供了方便。

3）光束自动调整电路

当车辆的载荷发生变化时，车身会因为前后负载的不同，改变纵倾的角度，安装在车身上的车灯射出光线的角度也会发生改变，因而不能适当地照亮前方路面，对夜间行车安全产生不利的影响，如图6-15所示，图6-15（a）是正常的前照灯出射角度和照明范围，图6-15（b）、（c）分别是后倾和前倾情况下的前照灯出射角度和照明范围。

图6-15　车辆载荷对前照灯照明产生的影响

（a）正常的前照灯；（b）后倾的前照灯；（c）前倾的前照灯

前照灯光束调整控制就弥补了普通前照灯的这一缺陷，光束自动调整电路如图6-16所示，它由降光继电器、升光继电器、灯光束控制执行器及光束控制开关等组成。

执行器由电动机和齿轮机构组成，在进行光束轴线调整时，执行器驱动调整螺钉正反向旋转，使调整螺钉左右移动并带动前照灯以枢轴为中心摆动，实现前照灯光束的调整。

前照灯光束调整控制工作过程如下：

（1）降低光束过程。例如，光束控制开关打至“Ⅲ”时，如图6-16（a）所示，电流路线为：灯光束控制器（促动器）端子6→降光继电器线圈→控制器端子4→光束控制开关端子6→搭铁，构成回路，前照灯降光继电器闭合。于是电流路线为：控制器端子6→前照灯降光继电器开关→直流电动机→前照灯升光继电器开关→执行器端子5→搭铁，构成回路，电动机工作，使前照灯光束降低。电动机转过一定角度后，限位开关工作，执行器端子 6与4之间断开，前照灯降光继电器线圈断开，前照灯光束停留在“Ⅲ”的水平位置上。

（2）升高光束过程。例如，光束控制开关打至“0”时，如图6-16（b）所示，电流路线为：灯光束控制控制器（促动器）端子6→升光继电器线圈→控制器端子1→光束控制开关端子1→光束控制开关端子6→搭铁，构成回路，前照灯升光继电器闭合。于是电流路线为：控制器端子6→前照灯升光继电器开关→直流电动机→前照灯降光继电器开关→控制器端子5→搭铁，构成回路，电动机工作使前照灯升高。电动机转过一定角度，限位开关工作，控制器端子6与1断开，前照灯升光继电器线圈断开，前照灯光束停留在“0”的水平位置上。

图6-16　光束自动调整电路

（a）降低光束照射位置过程；（b）升高光束照射位置过程

4）延时自动控制电路

前照灯自动关闭延时器是一种自动关闭前照灯的控制装置，驾驶员将汽车停放在无照明的车库时，只要接通仪表板上的按钮开关，就能使前照灯延长一个时间再自动切断前照灯，一般可延迟约1 min，利用这段时间的照明驾驶员可以离开车库，其典型电路如图6-17所示。前照灯延时电路由晶体管VT、电阻R、电容C组成，利用电容C的充放电特性，使晶体管导通后能延时截止。机油压力开关在无机油压力时闭合，将其连接在延时控制电路与搭铁之间，其作用是使前照灯延时控制只在发动机熄火后起作用。前照灯延时开关为自动复位的按钮开关，按下延时开关时，接通电源对电容C的充电电路。

（1）发动机熄火后，机油压力开关处于闭合状态，当需要前照灯延时关灯时，驾驶员在离车前按一下仪表板上的前照灯延时按钮，电源就开始对电容C充电。充电电路为：蓄电池“ + ”→延时按钮开关→电容C→机油压力开关→搭铁→蓄电池“-”。随着电容C充电电压的上升，晶体管VT基极的电位随之升高，并很快使VT导通。VT的导通使前照灯延时继电器线圈通电而吸合触点，接通前照灯电路。

（2）松开前照灯延时开关后，电容C开始放电，电容C的放电电流经过电阻R到晶体管VT的发射极后，使VT保持导通，前照灯保持通电照明，一直到电容C的电压下降至不能维持VT导通时，VT截止，继电器断电，前照灯熄灭。

调整前照灯延时电路中的C、R参数，就可以改变前照灯延时关闭的时间。

图6-17　前照灯延时自动控制电路