《照明和信号》PPT课件.ppt
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1、第五章:照明与信号系统第五章:照明与信号系统1.1汽车照明灯和信号灯的种类及用途汽车照明灯和信号灯的种类及用途 一、前照灯的照明要求一、前照灯的照明要求 世界各国交通管理部门一般都以法律形式规定了汽车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,基本要前照灯的照明标准,以确保夜间行车的安全,基本要求如下:求如下:1.前照灯应保证车前有明亮而均匀的照明,使驾驶员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能看清车前100m以内路面上的任何障碍物。随着高以内路面上的任何障碍物。随着高速公路的建成,汽车行驶速度的提高,要求汽车前照速公路的建成,汽车行
2、驶速度的提高,要求汽车前照灯的照明距离也相应的增长,现代有些汽车的前照灯灯的照明距离也相应的增长,现代有些汽车的前照灯照明距离已达到照明距离已达到200250m。2.应具有防止眩目的装置,确保夜间两车迎面相遇时,不使应具有防止眩目的装置,确保夜间两车迎面相遇时,不使对方驾驶员因产生眩目而造成事故。对方驾驶员因产生眩目而造成事故。为了满足第一个要求,根据光路的可逆性原理,在前照灯的为了满足第一个要求,根据光路的可逆性原理,在前照灯的设计和制造上,装置了反射镜、配光镜和灯泡组成的光学系设计和制造上,装置了反射镜、配光镜和灯泡组成的光学系统。统。为了满足第二个要求,对前照灯的使用作了必要的规章制约,
3、为了满足第二个要求,对前照灯的使用作了必要的规章制约,同时还对灯泡结构作了合理的设计。同时还对灯泡结构作了合理的设计。二、前照灯的结构二、前照灯的结构 前照灯由光源前照灯由光源(灯泡灯泡)、反光镜、配光镜三部分。、反光镜、配光镜三部分。1.灯泡灯泡 汽车前照灯灯泡的结构如汽车前照灯灯泡的结构如图图52所示。目前,汽车前照灯用所示。目前,汽车前照灯用灯泡的额定电压有灯泡的额定电压有6V、12V和和24V三种。灯泡的灯丝由功率三种。灯泡的灯丝由功率大的远光灯丝和功率较小的近光灯丝组成,由钨丝制作成螺大的远光灯丝和功率较小的近光灯丝组成,由钨丝制作成螺旋状,以缩小灯丝的尺寸,有利于光束的聚合。旋状,
4、以缩小灯丝的尺寸,有利于光束的聚合。为了保证安装时使远光灯丝位于反射镜的焦点上,使近光灯为了保证安装时使远光灯丝位于反射镜的焦点上,使近光灯丝位于焦点的上方,故将灯泡的插头制成插片式(丝位于焦点的上方,故将灯泡的插头制成插片式(图图52所所示)。插头的凸缘上有半圆形开口,与灯头上的半圆形凸起示)。插头的凸缘上有半圆形开口,与灯头上的半圆形凸起配合定位。三个插片插入灯头距离不等的三个插孔中,保证配合定位。三个插片插入灯头距离不等的三个插孔中,保证其可靠连接这种插片式灯泡的优点具有结构简单,拆装方便其可靠连接这种插片式灯泡的优点具有结构简单,拆装方便 接触性能可靠,并能与全封闭式前照灯通用,因此,
5、国内生接触性能可靠,并能与全封闭式前照灯通用,因此,国内生产的前照灯灯泡多采用这种结构。产的前照灯灯泡多采用这种结构。前照灯的灯泡是充气灯泡,是把玻璃泡内的空气抽出后,再前照灯的灯泡是充气灯泡,是把玻璃泡内的空气抽出后,再充满情性混合气体。一般充人的惰性气体为充满情性混合气体。一般充人的惰性气体为96的氩气和的氩气和4的氮气。充入灯泡的惰性气体可以在灯丝受热时膨胀,增的氮气。充入灯泡的惰性气体可以在灯丝受热时膨胀,增大压力,减少钨的蒸发,提高灯丝的温度和发光效率,节省大压力,减少钨的蒸发,提高灯丝的温度和发光效率,节省电能,延长灯泡的使用寿命。电能,延长灯泡的使用寿命。虽然充气灯泡的周围抽成真
6、空并充满了惰性气体。但是灯丝虽然充气灯泡的周围抽成真空并充满了惰性气体。但是灯丝的钨质点仍然要蒸发,使灯丝损耗。而蒸发出来的钨沉积在的钨质点仍然要蒸发,使灯丝损耗。而蒸发出来的钨沉积在灯泡上,使灯泡发黑。灯泡上,使灯泡发黑。近年来,国内外已使用了一种新型的卤钨灯泡(即在灯泡内近年来,国内外已使用了一种新型的卤钨灯泡(即在灯泡内充以情性气体中渗入某种卤族元素充以情性气体中渗入某种卤族元素).卤族元素是指碘、溴、氯、氟等元素。现在灯泡使用的卤族卤族元素是指碘、溴、氯、氟等元素。现在灯泡使用的卤族元素一般为碘或溴,叫做碘钨灯泡或溴钨灯泡。我国目前生元素一般为碘或溴,叫做碘钨灯泡或溴钨灯泡。我国目前生
7、产的是溴钨灯泡。产的是溴钨灯泡。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:从灯丝蒸发出来的气态钨与卤族反循环的基本作用过程是:从灯丝蒸发出来的气态钨与卤族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发黑现象。防止了钨的蒸发
8、和灯泡的发黑现象。卤钨灯泡尺寸小,泡壳用耐高温,机械强度较高的石英玻璃卤钨灯泡尺寸小,泡壳用耐高温,机械强度较高的石英玻璃制成,所以充入情性气体的压力较高。因工作温度高,灯内制成,所以充入情性气体的压力较高。因工作温度高,灯内的工作气压将比其它灯泡高得多,故钨的蒸发也受到更为有的工作气压将比其它灯泡高得多,故钨的蒸发也受到更为有力的抑制。力的抑制。2.反射镜反射镜 反射镜一般用反射镜一般用0.60.8mm的薄钢板冲压而成,反射镜的表的薄钢板冲压而成,反射镜的表面形状呈旋转抛物面,如面形状呈旋转抛物面,如图图53所示。其内表面镀银、铝或所示。其内表面镀银、铝或镀铝,然后抛光。由于镀铝的反射系数可
9、以达到镀铝,然后抛光。由于镀铝的反射系数可以达到94以上,以上,机械强度也较好,所以现在一般采用真空镀铝。机械强度也较好,所以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,功率仅由于前照灯灯泡灯丝发出的光度有限,功率仅4560W。如。如无反射镜,那只能照清汽车灯前无反射镜,那只能照清汽车灯前6m左右的路面。而有了反左右的路面。而有了反射镜之后,使前照灯照距可达到射镜之后,使前照灯照距可达到150m或更远。因此,反射或更远。因此,反射镜的作用就是将灯泡的光线聚合并导向前方。如镜的作用就是将灯泡的光线聚合并导向前方。如图图54所示,所示,灯丝位于焦点灯丝位于焦点F上,灯丝的绝大部分光线向
10、后射在立体角范上,灯丝的绝大部分光线向后射在立体角范围内,经反射镜反射后将平行于主光轴的光束射向远方,使围内,经反射镜反射后将平行于主光轴的光束射向远方,使光度增强几百倍,甚至上千倍,从而使车前光度增强几百倍,甚至上千倍,从而使车前150m,甚至,甚至400m内的路面照得足够清楚。内的路面照得足够清楚。3.配光镜配光镜 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,外形一般为圆形和短形,如为圆形和短形,如图图55a所示。配光镜的作用是将反射镜
11、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,使车前路面和路线都有良好而反射出的平行光束进行折射,使车前路面和路线都有良好而均匀的照明。均匀的照明。(1)水平方向散射水平方向散射(2)铅直方向下折射铅直方向下折射 为了弥补具有反射镜的前照灯因为光束太窄、照明不大的缺为了弥补具有反射镜的前照灯因为光束太窄、照明不大的缺点,采用了配光镜。采用了配光镜后,前照灯的光束的分布点,采用了配光镜。采用了配光镜后,前照灯的光束的分布如如图图55b,c所示。所示。凹透镜.swf分光镜.swf三、前照灯避免眩目的措施三、前照灯避免眩目的措施 1.采用双丝灯泡采用双丝灯泡.2.采用带遮光罩的双丝灯泡,如采
12、用带遮光罩的双丝灯泡,如图图57所示;所示;3.采用非对称光形,如采用非对称光形,如图图58所示;所示;4.Z型光形型光形.四、前照灯的类型四、前照灯的类型 通常按前照灯光学组件的结构不同,可将其分为可拆式、半通常按前照灯光学组件的结构不同,可将其分为可拆式、半封闭式和封闭式前照灯三种封闭式和封闭式前照灯三种 1.可拆式前照灯可拆式前照灯可拆式前照灯由于反射镜和配光镜分别安装而构成组件,可拆式前照灯由于反射镜和配光镜分别安装而构成组件,因此气密性差,反射镜易受湿气和尘埃污染而降低反射能力,因此气密性差,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,目前已很少采用。严重降低照明效果,
13、目前已很少采用。2.半封闭式前照灯半封闭式前照灯 半封闭式前照灯的结构如半封闭式前照灯的结构如图图59所示,其配光镜靠卷曲反射所示,其配光镜靠卷曲反射镜边缘上的牙齿而紧固在反射镜上,二者之间垫有橡皮密封镜边缘上的牙齿而紧固在反射镜上,二者之间垫有橡皮密封圈,灯泡只能从反射镜后端装入。当需要更换损坏的配光镜圈,灯泡只能从反射镜后端装入。当需要更换损坏的配光镜时,应撬开反射镜外缘的牙齿,安上新的配光镜后,再将牙时,应撬开反射镜外缘的牙齿,安上新的配光镜后,再将牙齿复原。齿复原。由于这种灯具减少了对光学组件的影响因素,维修方便,因由于这种灯具减少了对光学组件的影响因素,维修方便,因此得到广泛使用。此
14、得到广泛使用。3.封闭式前照灯封闭式前照灯 封闭式前照灯(又叫真空灯),其反射镜和配光镜用玻璃制封闭式前照灯(又叫真空灯),其反射镜和配光镜用玻璃制成一体,形成灯泡,里面充以惰性气体。灯丝焊在反射镜底成一体,形成灯泡,里面充以惰性气体。灯丝焊在反射镜底座上,反射镜的反射面经真空镀铝,其结构如座上,反射镜的反射面经真空镀铝,其结构如图图510所示。所示。由于封闭式前照灯完全避免反射镜被污染以及遭受大气的影由于封闭式前照灯完全避免反射镜被污染以及遭受大气的影响,因此其反射效率高,照明效果好,使用寿命长,得到了响,因此其反射效率高,照明效果好,使用寿命长,得到了很快的普及。很快的普及。但当灯丝烧断后
15、,需要更换整个总成,成本高,因此限制了但当灯丝烧断后,需要更换整个总成,成本高,因此限制了它的使用范围。它的使用范围。4.投射式前照灯投射式前照灯 如如图图511所示,投射式前照灯的反射镜近似于椭圆形状,所示,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,第二焦点是由光线它具有两个焦点。第一焦点处放置灯泡,第二焦点是由光线形成的,凸形配光镜聚成第二焦点,再通过配光镜将聚集的形成的,凸形配光镜聚成第二焦点,再通过配光镜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。光投射到前方,投射式前照灯所采用的灯泡为卤钨灯泡。第二焦点附近设有折光板,可遮挡上半部分光,形成
16、明暗分第二焦点附近设有折光板,可遮挡上半部分光,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。明的配光。由于它的这种配光特性,因此也可用于雾灯。5.高亮度弧光灯高亮度弧光灯 高亮度弧光灯的的灯泡里没有灯丝,取而代之的是高亮度弧光灯的的灯泡里没有灯丝,取而代之的是装在石英管内的两个电极,管内充有氙及微量金属装在石英管内的两个电极,管内充有氙及微量金属(或金属卤化物)。在电极上加上(或金属卤化物)。在电极上加上500012000V电压后,气体开始电离而导电。由气体原子激发到电压后,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汽弧光放电,最后转入卤化物弧电极间少量水银蒸汽弧光放
17、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。光灯工作,采用多种气体是为了加快起动。弧光式前照灯由弧光灯组件、电子控制器和升压器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。其灯泡的光色和日光灯相似,亮度三大部分组成。其灯泡的光色和日光灯相似,亮度是目前卤钨灯泡的是目前卤钨灯泡的2.5倍,寿命是卤钨灯泡的倍,寿命是卤钨灯泡的5倍,倍,灯泡的功率为灯泡的功率为35W,可节能,可节能40%。五、前照灯的灯光调整五、前照灯的灯光调整 1.屏幕调整法:屏幕调整法:汽车空载,气压合乎标准;汽车空载,气压合乎标准;将汽车置于平整的地面上;将汽车置于平整的地面上;在屏幕上画出车灯的中
18、心线;在屏幕上画出车灯的中心线;遮住一侧前照灯光,进行调整。遮住一侧前照灯光,进行调整。2.仪器调整法:仪器调整法:六、未来的汽车大灯六、未来的汽车大灯 轿车大灯(前照灯)有两种功能,一种是照明,一种是装饰。轿车大灯(前照灯)有两种功能,一种是照明,一种是装饰。过去和现在,大灯的主要功能是照明。在将来,相信它的主过去和现在,大灯的主要功能是照明。在将来,相信它的主要功能仍将是照明。但是在近十几年中,大灯的外形不断得要功能仍将是照明。但是在近十几年中,大灯的外形不断得到改造,与车身嵌装组合为一个整体,越来越显露出它的装到改造,与车身嵌装组合为一个整体,越来越显露出它的装饰作用。在今后几年内,您可
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