前照灯的防炫目装置措施及选型建议

1.前照灯的基本要求

由于前照灯的照明效果直接影响夜间行车驾驶的操作和交通安全，世界各国交通管理部门多以法律的形式规定其照明标准。前照灯的基本要求如下：

（1）前照灯应保证夜间车前有明亮而均匀的照明，使驾驶员能辨明100m 以内道路上的任何物体。随着汽车行驶速度的不断提高，其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为200～250m。

（2）前照灯应具有防炫目装置，以免两车夜间在交会时对方驾驶员炫目而发生事故。

2.前照灯的分类和结构

（1）按结构形式划分，反射镜可分为可拆卸式、半封闭式和全封闭式三种。

①可拆卸式前照灯因气密性不良，反射镜易受潮气和灰尘污染而降低反射能力，现已被淘汰。

②半封闭式前照灯的结构如图4-1-2所示。半封闭式前照灯的前透镜和反射镜密封，我们可从反射镜的后端拆装灯泡，其优点是维修方便，但反射镜易被污染。

③全封闭式前照灯的结构如图4-1-3所示。反射镜和前透镜被熔焊为一个整体，灯丝被直接焊在反射镜的底座上，其优点是可完全避免反射镜被污染，但灯丝烧坏后需整体更换，维修成本高。

图4-1-2　半封闭式前照灯的结构

1—配光镜；2—灯泡；3—反射镜；4—插座；5—接线盒；6—灯壳

图4-1-3　全封闭式前照灯的结构

1—配光镜；2—反射镜；3—插头；4—灯丝

（2）前照灯一般由灯泡、反射镜和配光镜三部分组成。

①灯泡。

分类：前照灯灯泡有充气灯泡、卤钨灯泡和高压（20kV）放电氙灯等几种类型。图4-1-4所示为普通前照灯灯泡结构。

图4-1-4　普通前照灯灯泡结构

（a）充气灯泡；（b）卤钨灯泡
1—配光屏；2—近光灯丝；3—远光灯丝；4—灯壳；5—定焦盘；6—灯头；7—插片

a.充气灯泡。充气灯泡是从玻璃泡中抽出空气，再充以86%的氮和14%的氦的混合稀有气体。灯泡通电后，灯丝发热，稀有气体受热膨胀而产生较大的压力，可以减少钨的蒸发，延长灯泡的使用寿命。

b.卤钨灯泡。卤钨灯泡是在充入的稀有气体中渗入某种卤族元素（卤素），如碘、溴等，利用卤钨再生循环防止钨丝蒸发。该种灯泡尺寸较小，外壳用耐高温、机械强度较高的石英玻璃或硬玻璃制成，可以被充入较高压力的气体，灯泡内工作气压高，也可抑制钨的蒸发。

再生循环的基本过程：灯泡通电后，灯丝由于发热蒸发出气态钨，与卤素发生反应形成某种挥发性的卤化钨，当卤化钨扩散到灯丝附近的高温区时，会受热分解使钨重新回到钨丝上，而释放出的卤素参与下次的循环反应。白炽灯泡发光效率一般为8～12Lm/W，卤钨灯泡发光效率为18～20Lm/W，比白炽灯泡高20%以上。由于卤钨灯泡体积小、耐高温、发光强度高、使用寿命长，故而目前得到广泛的应用。

c.高压放电氙灯。高压放电氙灯由弧光灯组件、电子控制器和升压器三大部件组成。高压放电氙灯的外形及原理如图4-1-5所示。

图4-1-5　高压放电氙灯的外形及原理

（a）外形；（b）原理
1—透镜；2—遮光板；3—弧光灯；4—引燃及稳弧部件

高压放电氙灯工作原理如下：

这种灯的灯泡中没有传统灯泡中的灯丝，取而代之的是被装在石英管内的两个电极，管内充有氮气及微量金属（或金属卤化物）。在电极上加上数万伏的引弧电压后，气体开始电离而导电，气体原子处于激发状态，使电子发生能级跃迁而开始发光，电极间蒸发少量水银蒸气，光源立即引起水银蒸气弧光放电，待温度上升后再转入卤化物弧光灯工作。

高压放电氙灯的光色和日光灯非常相似，亮度是目前卤钨灯泡的3倍左右，寿命可达卤钨灯泡的5倍。其功率为35 W，可节能40%，目前，在中、高级轿车上高压放电氙灯式前照灯应用得较为广泛。

②反射镜。

反射镜的作用是将灯泡的光线聚合并导向远方。其材料为薄钢板、玻璃、塑料等。其特点是其表面形状是旋转拋物面，内表面镀银、铝或铬，再进行抛光处理。反射镜的外形及反射原理如图4-1-6所示。

③配光镜。

配光镜又被称为散光玻璃。它是用透光玻璃或塑料压制而成的，是很多块特殊棱镜和透镜的组合，其外形一般为圆形或矩形。配光镜的作用是将反射镜反射出的平行光束进行折射，使车前路面和路缘都有明亮而均匀的照明。配光镜的结构及折射机理如图4-1-7所示。

图4-1-6　反射镜的外形及反射原理

（a）外形；（b）反射原理

图4-1-7　配光镜的结构及折射机理

（a）结构；（b）折射机理

3.前照灯的防炫目措施

炫目是指当人的眼睛突然被强光照射时，人由于视神经受刺激而失去对眼睛的控制，本能地闭上眼睛，或只能看到亮光而看不见暗处物体的生理现象。

目前前照灯防炫目的措施有采用双丝灯泡、采用带遮光罩的双丝灯泡、采用非对称光形、采用Z形配光光形和具有光敏电阻的自动变光器电路等。

1）采用双丝灯泡

远光灯丝位于反射镜的焦点上，功率大，能照亮车前方150m 以外的路面。夜间行车，当对面无来车时，驾驶员可使用远光灯。

近光灯丝位于反射镜焦点的上方或前方，灯的功率小。夜间行车，当对面来车时，驾驶员可使用近光灯。由于光线较弱，且反射后大部分射向车前的下方，所以可避免使对方驾驶员炫目。双丝灯泡的远近光束如图4-1-8所示。

2）采用带遮光罩的双丝灯泡

遮光罩位于近光灯丝的下方，当使用近光灯时，遮光罩能将近光灯丝射向下部的光线遮挡住，无法反射，提高防炫目效果。采用带遮光罩的双丝灯泡如图4-1-9所示。

图4-1-8　双丝灯泡的远近光束

（a）远光灯；（b）近光灯
1—近光灯丝；2—远光灯丝

图4-1-9　采用带遮光罩的双丝灯泡

1—近光灯丝；2—遮光罩；3—远光灯丝

3）采用非对称光形

远光灯丝位于反射镜的焦点上，近光灯丝则位于焦点前方且稍高出光学轴线的位置，其下方装有金属配光屏，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，故无向上反射能引起炫目的光线。在安装配光屏时应偏转一定的角度，使其近光的光形分布不对称，形成一条明显的明暗截止线。采用非对称光形如图4-1-10所示。

图4-1-10　采用非对称光形（尺寸：mm；测试距离：25mm）

4）采用Z形配光光形

Z形配光光形的明暗截止线呈Z形，它不仅解决了会车时驾驶员炫目的问题，还可以防止行人和非机动车使用者的炫目情况的发生。前照灯的配光形式如图4-1-11所示。

图4-1-11　前照灯的配光形式

（a）标准型；（b）非对称型；（c）Z形

5）具有光敏电阻的自动变光器电路

前照灯自动变光器是一种根据对方车辆灯光的亮度变远光为近光或变近光为远光的自动控制装置。

夜间两车相对行驶，相距150～200m 时，对方的灯光照射到自动变光器上，前照灯自动变光器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炫目，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。

优点：首先是实现了自动控制，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。(www.xing528.com)

4.前照灯电路

1）前照灯电路的组成

前照灯控制电路主要由灯光开关、变光开关、前照灯继电器及前照灯组成。

（1）灯光开关。其种类有拉钮式、旋转式、组合式。

①拉钮式开关有三个挡位、4个接线柱，分别控制前照灯、位灯和尾灯，如图4-1-12所示。

图4-1-12　拉钮式前照灯开关

②旋转式开关。EQ1090使用旋转式开关，其有4个挡位、6个接线柱，分别控制位灯、前照灯、侧灯。EQ1090旋转式前照灯开关如图4-1-13所示。

图4-1-13　EQ1090旋转式前照灯开关

③组合式开关：如图4-1-14所示，转动开关端部，可依次接通尾灯和前照灯。驾驶员将开关向下压，便由近光变远光；开关向上扳，亦可变为远光，松手后开关自动弹回近光位置。

图4-1-14　组合式前照灯开关

1—前照灯位置；2—尾灯位置；3—保持位置

（2）变光开关。

变光开关可以根据需要切换远光和近光。它有脚踏变光开关和组合式变光开关两种。脚踏变光开关结构如图4-1-15所示。当用脚踏按钮时，推杆推动转轮向一个方向转动60°，从而交替接通远、近光。

目前车辆多采用组合式变光开关，其被安装在转向盘下方，便于驾驶员操作。

（3）前照灯继电器。

前照灯的工作电流大，特别是四灯制的汽车，若用车灯开关直接控制前照灯，则车灯开关易损坏，因此在灯光电路中设有灯光继电器。

图4-1-15　脚踏变光开关结构

图4-1-16所示为触点常开式前照灯继电器。端子SW 与前照灯开关相连，端子E 搭铁，端子B与电源相连，端子L与变光开关相连。接通前照灯开关后，继电器线圈通电，铁芯被磁化产生吸力，触点闭合，其通过变光开关向前照灯供电。

图4-1-16　前照灯继电器

（a）结构；（b）引线端子
1—支架；2—线圈；3—弹簧；4—限位卡；5—外形；6—衔铁；7—动触点；8—静触点

（4）前照灯。

前照灯的基本电路原理如图4-1-17所示。其电路由蓄电池、变光开关、熔断器、车灯开关、前照灯继电器、变光继电器、前照灯、远近光指示灯等组成。前照灯的工作过程如下（以控制火线式基本电路为例）。

前照灯继电器控制电路：蓄电池2正极→熔断器4→车灯开关5→前照灯继电器85号脚→前照灯继电器线圈→前照灯继电器86号脚→搭铁→蓄电池2负极。

图4-1-17　前照灯的基本电路原理

（a）控制火线式；（b）控制搭铁线式
1—远光指示灯；2—蓄电池；3—变光开关；4—熔断器；5—车灯开关；6—前照灯继电器；7—变光继电器；8—熔丝（远光）；9—熔丝（近光）；10—前照灯；11，12，13—熔丝

变光继电器控制电路：蓄电池2正极→变光开关3→变光继电器85号脚→变光继电器线圈→变光继电器86号脚→搭铁→蓄电池2负极。

前照灯（远光）工作电路：蓄电池2正极→熔断器4→前照灯继电器30号脚→前照灯继电器触点→前照灯继电器87号脚→变光继电器30号脚→变光继电器触点→变光继电器87号脚→熔丝（远光）8→前照灯（远光）10→搭铁→蓄电池2负极。

前照灯（近光）工作电路：蓄电池2正极→熔断器4→前照灯继电器30号脚→前照灯继电器触点→前照灯继电器87号脚→变光继电器30号脚→变光继电器触点→变光继电器87a号脚→熔丝（近光）9→前照灯（近光）10→搭铁→蓄电池2负极。

2）前照灯的电子控制装置

为提高汽车行驶的安全性和方便性，很多新型车辆就采用电子控制装置，其可对前照灯自动控制。

（1）可缩回式前照灯装置。可缩回式前照灯的控制电路如图4-1-18所示。

图4-1-18　可缩回式前照灯的控制电路

由图4-1-18所示控制电路可知，可缩回式前照灯控制主要由灯光控制开关、变光开关、前照灯缩回控制装置继电器和前照灯缩回装置电动机等组成。

其工作过程如下：

缩回控制装置继电器的IG 可根据端子6和8的变化，即灯光控制开关和变光开关的位置变化控制Tr1、Tr2通断，并与限位开关配合，控制缩回装置电动机的工作。端子6和8的状态与三极管Tr1、Tr2的导通关系如表4-1-1所示。

表4-1-1　端子6、8的状态与三极管Tr1、Tr2的导通关系

以前照灯的升起为例说明具体过程。前照灯处于下降位置，限位开关触点A 和B 连接，灯光控制开关由OFF至HOLD 位置，此时端子6由断开变为搭铁，端子8仍然断开，缩回装置电动机不工作，前照灯仍处于下降位置。当灯光控制开关由HOLD 到TAIL 位置时，端子6和8的状态未变，即端子6仍搭铁，端子8仍断开，缩回装置电动机仍不工作，前照灯仍在下降位置。此时，尾灯继电器电路被接通，于是尾灯亮。当灯光控制开关由TAIL至HEAD 位置时，端子6由搭铁变为断开，端子8由断开变为搭铁，Tr1接通，Tr2仍截止。此时尾灯继电器、前照灯继电器电路均被接通，于是尾灯、前照灯均亮。

Tr1接通时，电流自蓄电池正极→端子10→1号、2号继电器线圈→端子2和5→限位器触点A、B→端子7→Tr1→端子12→搭铁→蓄电池负极，形成回路。1号、2号继电器线圈产生电磁吸力，迫使各自继电器触点由E 侧转向D 侧，电流自蓄电池正极流过两个内置继电器的触点D 和端子1、4，经两个缩回装置电动机搭铁，使两个缩回装置电动机工作，于是前照灯升起。当前照灯升至极限位置时，限位开关内的触点连接由A、B转变成A、C，由于Tr2处于截止状态，内置继电器线圈无电流通过。在弹力作用下，两个内置继电器触点由D 侧转向E侧，使缩回装置电动机停止工作。在此过程中，Tr1被接通10s。

（2）前照灯关闭自动延时控制装置。

前照灯关闭自动延时控制装置的主要功能是：当汽车在夜间停入车库后，为驾驶员下车离开车库提供一段时间的照明，以免驾驶员摸黑走出车库造成事故。集成电路和继电器J组成的前照灯关闭自动延时控制电路如图4-1-19所示，其延时关闭时间为50s。

（3）前照灯昏暗自动发光器。

前照灯昏暗自动发光器的功用是在行驶中（非夜间行驶），当车前自然光的强度降低到一定程度时，自动将前照灯的电路接通，以确保行车安全。前照灯昏暗自动发光控制系统电路如图4-1-20所示。它主要由光传感器和控制元件及晶体管放大器组件两大部分组成。

（4）随动转向大灯。

随动转向大灯即自动转向大灯，也可以被叫作自动头灯。随动转向大灯全称为汽车自适应前照灯系统（Adaptive、Front-Lighting、System，AFS）或者智能前照灯系统。自适应前照灯系统能够根据汽车转向盘角度、车辆偏转率和行驶速度，不断对大灯进行动态调节，适应当前的转向角，保持灯光方向与汽车的当前行驶方向一致，以确保为前方道路提供最佳照明，并为驾驶员提供最佳可见度，从而显著增强在黑暗中驾驶的安全性。在路面照明差或多弯道的路况中，其既可以扩大驾驶视野，又可以提前提醒驾驶员对方来车。随动转向大灯工作情况如图4-1-21所示。

图4-1-19　前照灯关闭自动延时控制电路

图4-1-20　前照灯昏暗自动发光控制系统电路

①自适应前照灯系统的类型。

自适应前照灯系统主要分为静态系统和动态系统两种。

图4-1-21　随动转向大灯工作情况

静态系统是指汽车运行在一个比较连贯且工况变化不大的工作模式。系统在工作开始时，接受来自悬挂装置的传感器信号以及ABS的车速信号，由此我们可以判断汽车的状态，静止不动或处于恒速状态，汽车一旦起动，系统就开始修正大灯的角度。

动态系统能在汽车所有的行驶条件下，保证大灯有合理的转动方向。汽车在刚起动时，动态系统和静态系统控制功能基本一致；但一旦汽车进入波动较大的工况时，ABS的信号处理速度更快，几分之一秒就可以调整好灯光的角度，视野更为清晰。

②自适应前照灯的结构。

汽车自适应前照灯由传感器组件、电控单元（大灯照程调节控制单元）、执行器（转弯灯光动态调节电机等）三大部分组成。

③自适应前照灯工作模式的条件。

外界因素主要包括外界光强度、雨水、雾天、行驶环境（城市或者郊区）、路况等。识别外界因素，我们需要用到光强度识别传感器和雨水传感器。当汽车进入隧道，或者在黄昏行驶时，随动转向大灯就会打开，补充照明的灯光；当外界光强度升高到系统限制的强度时，其自动关闭。汽车在城市行驶的过程中，我们必须考虑到车灯会给车的驾驶员造成干扰，一些晚上出现的交通事故的研究表明，交通事故主要是由于炫目造成的，特别是在路面水湿的情况下，更为严重。所以此时，具有自适应转向大灯汽车的前照灯，在垂直方向下偏转一定的角度，降低对会车驾驶员或者行人造成炫目的光照强度，对避免交通意外有重要的作用。奥迪A6汽车是通过N395左大灯防炫目调节电磁铁和N396右大灯防炫目调节电磁铁来调节的。

内部因素主要包括汽车自身的行驶状态，例如车速、制动、加速、转弯、悬挂高度等有关的信号。车辆在行驶过程中，加速或者满载时会向后倾，而制动时会向前倾，这样一来，势必造成汽车前照灯的灯光高度不同，路面不平也可以造成以上现象。当汽车转弯时，灯光会随着左转或右转而在两边留下一个盲区，影响交通安全，而奥迪A6 是通过V318左大灯转弯灯光动态调节电动机和V319右大灯转弯灯光动态调节电动机来完成的。