汽车行驶时，照明灯具是不可缺少的。汽车灯具主要的功能有两点：一是照明功能，即照亮道路、交通标志、行人、其他车辆等，以识别标志和障碍物；二是信号功能，即显示车辆的存在和传达车辆行驶状态的信号。汽车照明和信号装置是汽车重要的安全部件。在有关汽车的105项欧洲经济委员会（ECE）法规中，有36项是直接与汽车照明和信号灯有关的。在各种汽车灯中，前照灯的作用尤为重要，与行车安全有着十分密切的关系。有关的统计数据表明，夜间行车比白天行车发生交通事故的概率要大一些，这与夜间照明条件不佳有着非常直接的关系。随着汽车工业的发展和行车速度的提高，汽车照明的质量正受到人们越来越多的重视。而汽车光源是汽车灯具的发光部件，是其核心所在，因此选择合适的汽车光源，提高汽车光源的质量和效率，对提高汽车照明的质量和增加行车安全性有着十分重要的作用。

在汽车上使用照明装置大约开始于20世纪初。最先使用的是煤油灯和乙炔灯，接下来开始使用电光源，经历了从真空白炽灯，充气白炽灯，卤钨灯到气体放电灯的发展过程。随着光源工业的发展，汽车光源也不断更新，以适应不断提高的汽车照明的要求。汽车前照灯既要照亮汽车前方的路面和交通信号标志，又不能给对方来车驾驶员造成不舒适的眩光。这就要求前照灯的空间光强分布满足十分精确的要求。在我国，汽车前照灯的光分布标准是等同于相关的欧洲ECE法规。近光前照灯的光分布完全不对称。中间是一个高光强区域，以尽可能照亮前方的路面。光束在水平方向有所散开，以利于辨清路边的情况。在指向对方来车驾驶员眼睛的方向上光强很小，不产生眩光。在前照灯产生的明、暗区之间有一条十分鲜明的分界线，称为光强截止线。由于法规对汽车照明有着十分严格的要求，因此与普通光源相比，汽车光源在结构和性能上有一些特殊之处，从而形成了一个独立的汽车光源系列。为了方便灯具设计，现在很多汽车光源在国际上都已经标准化。

9.1.3.1 白炽灯和卤钨灯汽车光源

汽车灯中最先使用的电光源就是白炽灯。经过几十年的发展，白炽灯的性能得到了很大的提高，并在白炽灯的基础上发展出了卤钨灯。白炽灯和卤钨灯是目前主要的汽车光源，在汽车内外的照明和信号装置中有着广泛的应用。白炽灯和卤钨灯都属于热辐射光源，灯丝在通过电流时由于电流的热效应而温度升高，变成白炽状态，从而发射可见光。这类光源的特点是驱动电路简单、价格便宜、发光体灯丝尺寸小且发光稳定，有利于灯具系统的光学设计。卤钨灯与白炽灯相比，更具有体积小、功率大、光效高、灯丝紧凑等特点，是目前理想的汽车光源。白炽灯的功率较小，主要用于对照度要求不是很高的场合，如S25（21/5W）和T20（21/5W）可用于尾灯/制动灯，S25（21W）和T20（21W）可用于转向灯和倒车灯，T10（5W）可用于尾灯和牌照灯，T10（10W）可用于车内灯和车门灯。卤钨灯的功率较大，常用于车辆前方的照明，如H3（55W）可用于前雾灯，而用于前照灯的卤钨灯品种很多，有H4（60/55W）、H1（55W）、H7（58W）、HB1（65/45W）、HB3（65W）、HB4（55W）等。

白炽灯和卤钨灯汽车光源处于不断的发展之中。白炽灯在汽车信号灯中使用广泛，由于标准法规对各种信号灯的颜色均有严格要求，如尾灯和制动灯为红色，转向灯为琥珀色等，因此目前信号灯通常使用彩色泡壳或彩色配光镜。现在客户对汽车外观的要求越来越高，许多汽车灯具都采用无色透明无花纹的配光镜，能直接看清车灯的内部，这时若使用彩色泡壳的白炽灯，白天不使用时车灯外观不尽如人意，人们称之为“煎鸡蛋效应”。为了改善车灯外观，近年来发展了一种在无色透明的泡壳上镀多层介质干涉膜的技术，这种信号灯泡在不点燃时外壳是银白色的，与反射器背景的颜色比较协调，点燃时发射的光线呈琥珀色，这样大大提高了车灯的外观质量。

卤钨灯作为目前主要的汽车光源，其发展趋势主要有几个方面。一是适应汽车灯具的发展。随着自由曲面反射器的问世，与之对应的光源如H7也相应问世。二是改进光源的结构尤其是灯头的结构，使光源在灯具内定位更精确、更容易。H8、H9、H11是新型卤钨汽车光源的代表，其中H8用于前雾灯，H9用于远光前照灯，H11用于近光前照灯。它们的共同特点是有一个特殊设计的塑料金属组合灯头，在灯具中安装十分方便，且定位精确。值得一提的是H11灯的寿命超过2000h。三是采用外壳镀膜技术。为了提高光源的发光效率，可以在泡壳上镀红外反射膜，使灯丝的红外辐射反射回灯丝，提高灯丝温度从而减少能量消耗。有的客户喜欢前照灯的颜色偏蓝一些，这样视觉感觉光线很白、很亮，光色更接近日光，提高行车的舒适性，这些客户的要求可以通过在泡壳上镀蓝膜来实现。

9.1.3.2 气体放电汽车前照灯光源

汽车卤钨灯虽然有很多优点，但也存在着一些问题。卤钨灯的光效较低，达到一定的光输出水平需要消耗较多的电力；其色表偏红偏黄，给驾车者的感觉总不如白光舒服；寿命较短，有更换灯泡的麻烦；辐射中红外线占的比例较高，产生的热效应会对制作灯具的高分子材料产生影响。因此，人们研制新型光源来替代卤钨灯。从20世纪80年代中期开始，高强度气体放电灯（如金属卤化物灯）开始应用于汽车照明。高强度气体放电灯是汽车前照灯的理想光源，它能够满足大多数用户对前照灯光源的要求，即一方面它具有较高的发光强度和较高的光效，并且在安全性和舒适性方面的性能也很理想，另一方面红外辐射所占的比例较小，同时它也能满足长寿命的要求。气体放电光源的这些特性决定了它完全能够适应现代汽车前照灯的发展趋势。

气体放电灯的工作原理是灯管内的气体在电场作用下产生电离，形成低温等离子体，等离子体中的激发态原子、分子、离子在向基态跃迁时将激发能转变为辐射能，从而发射可见光。现在使用的气体放电汽车灯主要有4个品种，D1S和D2S用于远光照明和投影式系统的近光照明，D1R和D2R用于反射式系统的近光照明。高强度气体放电灯的发光亮度比卤钨灯高得多，照明距离比卤钨灯远大约40%，使驾车者对前方路面情况及周围环境看得更清楚，能有更多的时间来对前方情况做出相应的反应，因此能提高行车的安全性，减少事故的发生。

汽车前照灯具有远光和近光两种功能，这两种功能可以用两个灯来分别实现（即四灯组），也可以用一个灯来实现（即二灯组）。二灯组前照灯由于用一套灯具来同时实现远、近光功能，因此对光源和灯具设计的要求更高一些。卤钨灯通常用双灯丝来分别实现远光和近光照明，H4是典型的例子。而对于高强度气体放电灯，在一个灯中要具有两个位置不同的放电通道是困难的，因此远光和近光的切换需要通过改变光源和灯具的相对位置来实现。由于移动光源位置会对光源的稳定工作产生影响，因此移动反射器是理想的办法。现在国外已经有这方面的报道。目前高强度气体放电汽车光源的价格还相当贵，采用二灯组前照灯可以降低成本。高强度气体放电灯制作的技术要求较高，其使用的电路、灯具的设计也更为复杂，再加上价格的因素，高强度气体放电灯目前在汽车照明中应用的范围还很小，尤其在中国，目前只有个别豪华车型使用这种光源。不过相信这是汽车光源发展的一个方向。随着人们对汽车照明质量要求的提高和光源技术及工艺的发展，气体放电光源在汽车中的使用将越来越广泛。(www.daowen.com)

9.1.3.3 汽车光源的其他类型

虽然目前白炽灯和卤钨灯在汽车光源中居统治地位，但是新型光源正在不断问世，并在某些场合替代传统的汽车光源。这些新型光源包括发光二极管、霓虹灯、冷阴极荧光灯、场致发光板、准分子光源等。尽管这些光源现在在汽车照明中应用的范围还相当有限，但是其优越性是很明显的，具有进一步发展的前景。

发光二极管是一种固体电致发光的器件，发光体是一个半导体PN结。当结的两端加上正向偏压时，半导体中的自由电子与自由空穴发生复合，复合放出的过剩能量变为光和热，从而引起光子发射。采用不同的材料，可制成各种颜色的发光二极管，有红、橙、黄、绿、蓝、白等颜色。发光二极管的主要特点是寿命长（100000h），启动时间短（60ns），结构牢固，电流消耗低，单色光的谱线宽度较小，发光体接近点光源，可以做成薄型灯具。发光二极管是一种很有前途的光源，可以用作汽车的制动灯、尾灯、高位制动灯和汽车内部的照明，通常一个灯具使用的发光二极管数目为20～30个，发光二极管也可用于汽车仪表的照明。

发光二极管的光电特性会随芯片温度而变化，所以现在单个发光二极管的功率还做不高。不过相信今后随着半导体科技的发展，单个发光二极管的功率和光效会得到提高，从而在汽车照明中发挥更大的作用。

霓虹灯是一种辉光放电的器件，可选用不同的荧光粉制成多种颜色的灯管，并且整根灯管上发光很均匀。与白炽灯相比，霓虹灯的特点是功耗低，寿命长，启动特性好，光度均一，可使灯具薄型化。霓虹灯可以做成直管，也可以弯成各种不同的形状，因此可应用于汽车的高位制动灯、制动灯、转向灯和尾灯。

冷阴极荧光灯外观与普通荧光灯相似，但采用冷阴极，能瞬时启动。与普通荧光灯相比，冷阴极荧光灯的发光效率较低，因此可用于对照度要求不高的场合。细管径冷阴极荧光灯可应用于汽车仪表照明系统，如液晶显示的背景光。细管径冷阴极荧光灯属冷光源，它的启动特性好，寿命长，发光均匀，功耗低，尺寸小，但光输出与环境温度有关，因此在汽车内部应用是很合适的。

场致发光板由有机材料薄膜构成，它在电场作用下能发射可见光。20世纪70年代开始，对有机材料场致发光器件的研究有了很大的突破和发展。这种器件属冷光源，其特点是功耗低，驱动电压低，电流密度小，亮度与电视屏幕和荧光灯表面的亮度相当，视角大，光线均匀柔和，可以显示多种颜色，结构牢固，控制电路简单，寿命长，发光体薄而柔软，且能做成较大的面积。场致发光板可用于指针式和数字式汽车仪表的照明。

准分子光源是应用介质阻挡放电制成的一种无汞荧光灯，其工作物质是稀有气体（如氙），放电后产生的真空紫外辐射激发荧光粉而发出可见光，这种光源可制成直管形、平面形、圆柱形等多种形状。准分子光源内不含汞，因此其工作特性不受环境温度等条件的影响，并且能瞬时启动，不发热，寿命长。准分子光源可以作为汽车仪表液晶显示的背景光源，也可以做成仪表的发光指针。