汽车前照灯必须防眩目，避免夜间交通事故

前照灯俗称大灯，作用是在夜间行车时照亮车前的道路及物体，同时可以利用远、近光变换信号超越前方车辆。在各型汽车的所有照明装置中，前照灯是最重要的照明装置，接下来详细讲述其结构与性能。

1.前照灯的结构

（1）对前照灯的照明要求

图7-1 常见汽车外部灯具

1—前转向灯 2—前示位灯 3—前照灯 4—前雾灯 5—出租车标志灯 6—出租车空车灯 7—转向示位组合灯 8—示廓灯 9—前照灯 10—前雾灯 11—行李厢灯 12—倒车灯 13—后雾灯 14—后示位灯 15—制动灯 16—牌照灯 17—高位制动灯 18—警示灯 19—后转向灯 20—侧面转向灯

图7-2 常见汽车内部灯具

1—发动机罩下灯 2—工作灯 3—仪表照明灯、报警指示灯 4—预灯 5—门灯 6—阅读灯 7—行李厢灯 8—开关照明灯

表7-1 国内各种汽车灯具的使用规定

（续）

由于汽车前照灯的照明效果直接影响着夜间交通安全，故世界各国交通管理部门多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，其基本有如下几条：

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100m内路面上的障碍物。随着汽车行驶速度的提高，对汽车前照灯的照明距离也相应要求越来越远，现代高速汽车其照明距离应达到200～250m。

②前照灯应能防止眩目，以免夜间两车相会时，使对方驾驶员眩目，而造成交通事故。

（2）汽车前照灯的组成

汽车前照灯一般由光源（灯泡）、反光镜、配光镜（散光镜）三部分组成。

1）灯泡：灯泡是照明灯的光源，目前汽车前照灯的灯泡主要有白炽灯泡和卤钨灯泡两种。

①白炽灯泡 其灯丝用钨丝制成（钨的熔点高、发光强）。但由于钨丝受热后会蒸发，将缩短灯泡的使用寿命。因此制造时，要先从玻璃泡内抽出空气，然后充以约86%的氩和约14%的氮的混合惰性气体。在充气灯泡内，由于惰性气体受热后膨胀会产生较大的压力，这样可减少钨的蒸发，故能提高灯丝的温度，增强发光效率，从而延长灯泡的使用寿命。

为了缩小灯丝的尺寸，常把灯丝制成紧密的螺旋状，这对聚合平行光束是有利的，白炽灯泡的结构如图7-3a所示。

②卤钨灯泡 虽然白炽灯泡的灯丝周围抽成真空并充满了惰性气体，但是灯丝的钨仍然要蒸发，使灯丝损耗。而蒸发出来的钨沉积在灯泡上，将使灯泡发黑。近年来，国内外已使用了一种新型的电光源卤钨灯泡（即在灯泡内所充惰性气体中渗入某种卤族元素），其结构如图7-3b所示。卤族元素（简称卤素）是指碘、溴、氯、氟等元素。

卤钨灯泡是利用卤钨再生循环反应的原理制成的。卤钨再生循环的基本作用过程是：从灯丝上蒸发出来的气态钨与卤素反应生成了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，使钨重新回到灯丝上，被释放出来的卤素继续扩散参与下一次循环反应，如此周而复始地循环下去，从而防止了钨的蒸发和灯泡的黑化现象。

卤钨灯泡尺寸小，灯壳用耐高温、机械强度较高的石英玻璃或硬玻璃制成，所以充入惰性气体的压力较高。且因工作温度高，灯内的工作气压将比其他灯泡高很多，故钨的蒸发也受到更为有力地抑制。在相同功率下，卤钨灯的亮度为白炽灯的1.5倍，寿命长2～3倍。

现在使用的卤素一般为碘或溴，称为碘钨灯泡或溴钨灯泡。我国目前生产的是溴钨灯泡。

2）反射镜：反射镜一般用0.6～0.8mm的薄钢板冲压而成，近年来已有用热固性塑料制成的反射镜。反射镜的表面形状呈旋转抛物面，如图7-4所示。其内表面镀银、铝或镀铬，然后抛光。由于镀铝的反射系数可以达到94%以上，机械强度也较好，故现在一般采用真空镀铝。

由于前照灯灯泡灯丝发出的光度有限，功率仅40～60W。如无反射镜，只能照清汽车灯前6m左右，而有了反射镜之后，使前照灯照距可达150m或更远。因此反射镜的作用就是将灯泡的光线聚合并导向前方。如图7-5所示，灯丝位于焦点F上，灯丝的绝大部分光线向后射在立体角ω范围内，经反射镜反射后变成平行光束射向远方，使光度增强几百倍，甚至上千倍，达20000～40000cd以上，从而使车前150m、甚至400m内的路面照得足够清楚。从灯丝射出的位于立体角4π—ω范围内的光线则向各方散射。散射向侧方和下方的部分光线，可照明车前5～10m的路面和路缘，而其余部分光线散向上方，则完全无用。

图7-3 前照灯灯光的结构

a）白炽灯泡 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

图7-4 半封闭式前照灯的反射镜

图7-5 反射镜的聚光作用

3）配光镜：配光镜又称散光玻璃，它是用透光玻璃压制而成，是很多块特殊的棱镜和透镜的组合，其几何形状比较复杂，外形一般为圆形和矩形，如图7-6所示。当反射镜反射出的平行光束照射到凹透镜上时，凹透镜将使光束向水平方向散射；当平行光束照射到棱镜上时，棱镜将使光束向下折射，如图7-7所示。配光镜的光线分布如图7-8所示。

图7-6 配光镜的结构

图7-7 配光镜的作用

图7-8 配光镜的光线分布

——无配光镜的光线分布-----有配光镜的光线分布

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良好而均匀的照明。近年来已开始使用塑料配光镜，不但重量轻且耐冲击性能好。

2.前照灯防眩目措施

前照灯的灯泡功率足够大而光学系统设计得又十分合理时，可明亮而均匀地照明车前150m甚至400m以内的路面。但是前照灯射出的强光会使迎面来车驾驶员眩目。

所谓“眩目”是指人的眼睛突然被强光照射时，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。这时很容易发生交通事故，所以必须解决前照灯引起的眩目问题。解决的方法有以下几种。

（1）采用双丝灯泡

在前照灯中采用双丝灯泡，远光灯丝位于反射镜的焦点上，功率为45～60W；近光灯丝位于反射镜焦点前上方，功率为20～50W。当夜间行驶无迎面来车时，可使用远光灯，使前照灯光束射向远方，便于提高车速。当两车相遇时，使用近光灯，使光束倾向路面，从而避免迎面来车驾驶员的眩目，并使车前50m内的路面也照得十分清晰。双丝灯泡的远、近光束如图7-9所示。

（2）采用带遮光罩的前照灯灯泡

在上述结构的双丝灯泡中，近光灯丝射向反光镜下部的光线经反射后，将射向斜上方，仍会使对面的驾驶员有轻微的眩目。为避免上述问题，在近光灯丝下方安装有遮光罩。当近光灯工作时，遮光罩将近光灯丝射向反光镜下部的光线遮住，使其无法反射，提高了防眩目效果。目前广泛使用，其结构如图7-10所示。

图7-9 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7-10 带遮光罩的前照灯灯泡

1—近光灯丝 2—遮光罩 3—远光灯丝

（3）非对称光形

这是一种新型的防眩目前照灯，遮光罩安装时偏转一定的角度，使近光的光形分布不对称，如图7-11a所示。也可将近光灯右侧光线倾斜并升高15°，如图7-11b所示，效果会更好。

（4）Z型光形

近来，国外又发展了一种更优良的光形，其近光光形如图7-12所示。明暗截止线呈Z形，故称Z型配光，不仅可以避免迎面来车驾驶员的眩目，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。

图7-11 前照灯的配光光形

a）标准型 b）非对称型 c）Z型

图7-12 Z型非对称配光示意图

3.前照灯的分类

按照安装数量的不同可分为：两灯制前照灯和四灯制前照灯两种。

安装两只前照灯的称为两灯制，每只灯具有远、近光双光束。安装四只前照灯的称为四灯制，外侧一对灯为远近双光束，内侧一对灯为远光单光束。当需要使用远光照明时，四只灯泡同时发亮，用以增强照明效果。

解放CA1091型汽车采用四灯制，外侧两只为双丝（远、近光）灯泡，内侧两只为单丝（远光）灯泡。当远光电路接通时，四只前照灯的远光灯丝全亮。

东风EQ1090型汽车采用两灯制，配装双丝灯泡。前照灯外侧为前侧灯，采用单灯丝，其光轴与前照灯光轴成20°夹角，即分别向左右偏斜20°。因此，在夜间行车时，如果前照灯与前侧灯同时点亮，那么汽车正前方与左右两侧的较大范围内都有较好的照明，即使在汽车急转弯时，也能照亮前方的路面，从而大大改善了汽车在弯道多、转弯急的道路上行驶时的照明条件。

按照安装方式的不同可分为：外装式前照灯和内装式前照灯。前者整个灯具在汽车上外露安装；后者灯壳嵌装于汽车车身内，装饰圈、配光镜裸露在外。

按照灯的配光镜形状不同可分为：圆形、矩形和异形前照灯三类。

按照发射的光束类型不同可分为：远光前照灯、近光前照灯和远近光前照灯三类。

按前照灯光学组件的结构不同，可将其分为以下几种。

（1）可拆式前照灯

这是最早使用的前照灯，其反射镜边缘的齿簧与配光镜组合，再用箍圈和螺钉安装在灯壳上，灯泡的装拆必须将全部光学组件取出后才能进行。可拆式前照灯的密封性很差，反射镜易受湿气和尘埃污染而降低反射能力，严重降低照明效果，目前已趋淘汰。

（2）半封闭式前照灯

半封闭式前照灯的结构如图7-13所示。其显著特点是配光镜靠卷曲反射镜边缘上的牙齿而紧固在反射镜上，两者之间垫有橡皮密封圈，灯泡的装拆只能从反射镜的后方进行。半封闭式前照灯的优点是灯泡灯丝烧断后，可以直接更换灯泡，维修方便，因此目前仍被各国使用。缺点是密封不良。

（3）全封闭式前照灯

全封闭式前照灯又称为真空灯，结构如图7-14所示。其反射镜和配光镜制成一体，内部充以惰性气体，灯丝直接焊到反射镜底座上，反射镜的反射面采用真空镀铝工艺进行处理。

图7-13 半封闭式前照灯结构

1—配光镜 2—固定圈 3—调整圈 4—反射镜 5—拉紧弹簧 6—灯壳 7—灯泡 8—防尘罩 9—调节螺钉 10—调整螺母 11—胶木插座 12—接线片

图7-14 全封闭式前照灯

1—配光镜 2—反射镜 3—插头 4—灯丝

全封闭式前照灯的优点是密封性能好，反射镜不会受到大气中灰尘和潮气的污染，反射效率高，使用寿命长。缺点是灯丝烧坏后，要更换总成，因此使用成本较高。

（4）投射式前照灯

为使前照灯更亮、照射更远、外形更美观，现代轿车上出现了投射式前照灯和高亮度弧光灯。第二焦点附近设有遮光板，可遮挡投向上半部分的光，形成明暗分明的配光。由于它的这种配光特性，因此也可用于雾灯，结构如图7-15所示。

图7-15 投射式前照灯

1—屏幕 2—凸形散光镜 3—遮光镜 4—椭圆反射 5—第一焦点（F1） 6—第二焦点（F2） 7—总成

（5）高亮度弧光灯

高亮度弧光灯的结构如图7-16所示，这种灯的灯泡里没有灯丝，取而代之的是装在石英管内的两个电极，管内充有氙气及微量金属（或金属卤化物）。在电极上加上5000～12000V电压后，气体开始电离而导电。由气体原子激发到电极间少量水银蒸气弧光放电，最后转入卤化物弧光灯工作，采用多种气体是为了加快起动。

图7-16 高亮度弧光灯

1—总成 2—透镜 3—弧光灯 4—引燃及稳弧部件 5—遮光板

投射式前照灯的反射镜近似于椭圆形状，它具有两个焦点。第一焦点处放置灯泡，光束经反射后汇聚到第二焦点。凸形配光镜的焦点与第二焦点重合，灯泡发出的光被反射镜聚成第二焦点，其通过配光镜后将聚集的光投射到前方。投射式前照灯所采用的灯泡为卤钨灯泡。

弧光式前照灯由弧光灯组件、电子控制器和升压器三大部分组成。其灯泡的光色和荧光灯相似，亮度是目前卤钨灯泡的2.5倍，寿命是卤钨灯泡的5倍，灯泡的功率为35W，可节能40%。

图7-17 组合开关

4.灯光开关与前照灯电路

（1）灯光开关

灯光开关的形式有拉钮式、旋转式和组合式多种，现代汽车的照明系统常用将前照灯、尾灯、转向灯及变光开关等制成一体的组合式开关，如图7-17所示。

组合开关多装在转向柱上，位于转向盘下侧，操作时驾驶员的手可以不离开转向盘。灯光开关的安装位置如图7-18所示。

图7-18 灯光开关的安装位置

a）结构 b）位置

1—灯光开关 2—衬套 3—面板 4—定位件 5—拉杆 6—仪表板 7—灯光组合开关 8—远光指示灯

（2）前照灯电路原理

前照灯电路如图7-19和图7-20所示。由前照灯电路可知：灯光开关和变光开关都不搭铁，而采用灯丝搭铁，且前照灯都是并联的，这样可防止一个灯丝烧断导致全车的大灯都不亮。

图7-19 前照灯电路—变光开关在Lo（近光）挡

5.前照灯电子控制装置

前照灯是汽车夜间行驶必不可少的照明设备，为了提高汽车夜间行驶的速度，确保行车安全，不少汽车上采用了前照灯电子控制装置，对前照灯进行自动控制。常用的控制装置有：前照灯自动变光器、前照灯状态控制装置、前照灯昏暗自动发光器、前照灯关闭自动延时器等。

图7-20 前照灯电路—变光开关在Hi（远光）挡

（1）前照灯自动变光电路

在夜间行驶时，为了防止迎面来车驾驶员眩目，驾驶员必须频繁使用变光开关，这样会分散驾驶员的注意力，影响行车安全。前照灯自动变光装置可以根据迎面来车的灯光强度调节前照灯的远光或近光。图7-21为前照灯自动变光电路原理图。

图7-21 前照灯自动变光电路原理图

其工作原理如下：当迎面来车的前照灯光线照射到传感器时，通过透镜将光线聚焦到光敏元件上，通过放大器输出信号触发功率继电器，继电器将前照灯自动从远光变为近光。

当迎面来车驶过后，传感器不再有灯光照射，于是放大器不再向功率继电器输送信号，继电器触点又恢复到远光照明。

光敏电阻PC₁用来传感光照情况，其电阻值与光强成反比。在受到光线照射前，其电阻值较高，但受光照后，其电阻值迅速下降，PC₁和R₁、R₂、R₃、R₇以及VT₆组成VT₁的偏压电路。当远光接通时，VT₆导通，PC₁受到光照作用，电阻减小到一定值时，VT₁基极上偏压刚好能产生光束转换，即从远光变为近光；近光接通后，VT₆截止，这时偏压电路中只有R₇、PC₁、R1和R₂，因而灵敏度增加，当迎面来车驶过后，PC₁电阻增大，VT₁截止，前照灯立即由近光变为远光。

射极输出器VT₁的输出，由VT₂放大并反相，VT₂的输出加在施密特触发器VT₃和VT₄上，VT₄的集电极控制继电器激励级VT₅。当VT₂集电极电压超过施密特触发器的阈值时，VT₃导通，VT₄截止，VT₅加偏压截止，继电器的触点接通远光灯。当PC₁受到迎面来车的光线照射时，其电阻下降，放大器VT₁和VT₂的输出低于施密特触发器的阈值，VT₃截止，VT₄、VT₅导通，继电器线圈有电流通过，从而接通近光灯丝，直到迎面来车驶过后继电器又接通远光灯丝。

当脚踏变光开关S₁踏下时，继电器断电，VT₄基极搭铁，前照灯始终使用远光灯丝。

（2）前照灯状态自动调整系统

前照灯的照明范围随汽车的负荷变化而变化，当汽车的负荷较大时，前灯距地面变近，使照明范围变小，反之，虽使照明范围增大，但会造成对面来车驾驶员的眩目，这样都会造成安全事故。为了克服负荷对照明的影响，有些先进的车上装设有前照灯状态自动调整系统。根据汽车负荷的不同，自动调整前照灯前倾的角度，使照明范围保持不变。

（3）昏暗自动发光控制系统

昏暗自动发光控制系统的功用是，在行驶中，当车前的自然光的强度减低到一定程度时，自动将前照灯的电路接通，以确保行车安全，同时还有延时关灯的作用。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）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时造成事故。