A lamp generates light through a process called incandescence. As current flows through the tungsten filament, it gets very hot (Figure 9-1). The changing of electrical energy to heat energy in the resistive wire filament is so intense that the filament starts to glow and emits light. The lamp must have a vacuum surrounding the filament to prevent it from burning so hot that the filament burns in two. The glass envelope that encloses the filament maintains the presence of vacuum. When the lamp is manufactured, all the air is removed and the glass envelope seals out the air. If air is allowed to enter the lamp，the oxygen would cause the filament to oxidize and burn up.
Many lamps are designed to execute more than one function. A double filament lamp can be used in the stop light circuit, taillight circuit, and turn signal circuit combined. It is important that any burned-out lamp be replaced with the correct lamp. The technician can determine what lamp to use by checking the lamprsquo;s standard trade number.
Sealed-Beam Headlights
From 1939 to about 1975 the headlights used on vehicles remained virtually unchanged. During this time, the headlight was a round lamp. The introduction of the rectangle headlight in 1975 enabled the vehicle manufacturers to lower the hood line of their vehicles. Both the round and rectangle headlights were sealed-beam construction (Figure 9-4). The standard sealed-beam headlight does not surround the filament with its own glass envelope (bulb). The glass lens is fused to the parabolic reflector that is sprayed with vaporized aluminum. The inside of the lamp is filled with argon gas. All oxygen must be removed from the standard sealed-beam headlight to prevent the filament from becoming oxidized. The reflector intensifies the light produced by the filament, and the lens directs the light to form the required light beam pattern.
The lens is designed to produce a broad flat beam. The light from the reflector is passed through concave prisms in the glass lens (Figure 9-5). The illustration (Figure 9-6) shows the horizontal spreading and the vertical control of the light beam to prevent upward glaring.
Halogen Headlights
The halogen lamp most commonly used in automotive applications consists of a small bulb filled with iodine vapor. The bulb is made of a high temperature resistant glass or plastic that surrounds a tungsten filament. This inner bulb is installed in a sealed glass housing (Figure 9-8). With the halogen added to the bulb, the tungsten filament is capable of withstanding higher temperatures than that of conventional sealed-beam lamps. The halogen lamp can with stand higher temperatures and thus is able to burn brighter.
In a conventional sealed-beam headlight, the heating of the filament causes atoms of tungsten to be released from the surface of the filament. These released atoms deposit on the glass envelope and create black spots that affect the light output of the lamp. In a halogen lamp, the iodine vapor causes the released tungsten atoms to be redeposited back onto the filament. This virtually eliminates any black spots. It also allows for increased high beam output of 25% over conventional lamps.
Composite Headlights
By using the composite headlight system, vehicle manufacturers are able to produce any style of headlight lens they desire (Figure 9-9). This improves the aerodynamics, fuel economy, and styling of the vehicle.
Many manufacturers vent the composite headlight housing because of the increased amount of heat developed by these bulbs. Because the housings are vented, condensation may develop inside of the lens assembly. This condensation is not harmful to the bulb and does not affect headlight operation. When the headlights are turned on, the heat generated from the halogen bulbs will dissipate the condensation quickly. Ford uses integrated nonvented composite headlights. On these vehicles, condensation is not considered normal. The assembly should be replaced.
HID Headlamps
High intensity discharge (HID) headlamps are the latest headlight development. These headlamps (Figure 9-10) put out three times more light and twice the light spread on the road than conventional halogen headlamps. They also use about two-thirds less power to operate and will last two to three times longer. HID lamps produce light in both ultraviolet and visible wavelengths. This advantage allows highway signs and other reflective materials to glow. This type lamp first appeared on select models from BMW in 1993, Ford in 1995, and Porsche in 1996.
HID lamps do not rely on a glowing filament for light. Rather light is provided as a high I voltage bridges (arcs across) an air gap between two electrodes. The presence of an inert gas | amplifies the light given off by the arcing. Between 15,000 and 25,000 volts is used to jump the gap between the electrodes. To provide this voltage, a voltage booster and controller is required. Once the gap is bridged by the high voltage, only about 80 volts is required to keep current flow across the gap.
The great light output of these lamps allows the headlamp assembly to be smaller and lighter. These advantages allow designers more flexibility in body designs as they attempt to make their vehicles more aerodynamic and efficient.
Headlight Switches
The headlight switch may be located either on the dash by the instrument panel or on the steering column (Figure 9-11). It controls most of the vehicles lighting systems (Figure 9-12). The most common style of headlight switch is the three-position type with OFF, PARK, and HEADLIGHT positions. The headlight switch will generally receive direct battery voltage to two terminals of the switch. This allows the light circuits to be operated without having the ignition switch in the RUN or ACC (accessory) position.
When the headlight switch is
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一盏灯通过称为炽热的过程产生光。当电流流过钨丝时，它就会变得异常炽热（如图9-1所示）。电阻丝中电能向热能的转变过程会变得非常强烈，灯丝开始发热发光。为了避免灯丝因温度过高而融成两段，灯泡必须具有围绕灯丝的真空，以防止其温度过热。围绕灯丝的玻璃封套需要保证真空度的存在。当灯泡制造时，所有的空气都会被抽出，玻璃外壳起着密封空气作用。如果让空气进入灯泡，氧气会导致灯丝氧化并燃烧。
许多灯被设计为能执行多个功能的灯泡。在停车灯电路，尾灯回路和转向信号电路中都可以使用双灯管，并且可以与单回路电路并联使用。重要的是，任何烧坏的灯都可以被正确代替。技术人员可以通过检查灯泡的标准交易号码来确定要使用那一款灯。
密封梁头灯
从1939年到1975年，车辆使用的前大灯几乎没有什么变化。在这段时间里，大灯多是圆形灯。 1975年推出的矩形大灯使得车辆制造商能够降低其车辆的引擎盖线。圆形和矩形头灯都是密封梁结构（图9-4）。标准的密封束头灯不会用自己的玻璃外壳（灯泡）包围灯丝。将玻璃透镜熔合到被蒸发的铝喷射的抛物面反射器上面。在灯内部充满氩气。所有的氧气必须从标准的密封束头灯中去除，以防止灯丝氧化。反射器强化由灯丝产生的光，并且透镜引导光以形成所需的光束图案。
该镜头设计用于生产宽扁平梁。来自反射器的光通过玻璃透镜中的凹形棱镜（图9-5）。该图（图9-6）显示了光束的水平扩展和垂直控制，以防止向上的眩光。
卤素大灯
最常用于汽车那些包括充满碘蒸气的小灯泡的卤素灯。灯泡由围绕钨丝的耐高温的玻璃或塑料材质制成。该内灯泡安装在密封的玻璃外壳中（图9-8）。随着卤素添加到灯泡中，钨丝便能够承受比常规密封光束灯更高的温度。卤素灯因为可以保持较高的温度，所以能够燃烧得更亮。
在传统的密封束头灯中，灯丝的加热会导致钨的原子从灯丝的表面释放出来。这些释放的原子会沉积在玻璃外壳上并产生影响灯的光输出的黑点。而在卤素灯中，碘蒸汽导致释放的钨原子则会再沉积回到细丝上，这实际上就消除了黑点存在的可能。它还允许比传统灯具增加25％的远光输出。
复合头灯
通过使用复合大灯系统，车辆制造商能够生产出他们所期望的任何风格的头灯镜头
（图9-9）。这不仅提高了空气动力学的运用，还提高了燃油经济性和美化了车辆造型。
由于这些灯泡产生的热量增加，许多制造商会对复合大灯外壳进行排气。因为壳体中气体被排出，所以在透镜组件的内部可能发生冷凝。这种冷凝对灯泡无害，不影响大灯操作。当头灯打开时，卤素灯泡产生的热量则会迅速消散冷凝液。福特使用集成的非复合大灯。在这些车辆上，冷凝不被认为是正常的。组装也应被更换。
HID前大灯
高强度放电（HID）前大灯是最新的大灯研究成果。这些前大灯（图9-10）比传统的卤素前照灯多出三倍的光线量和两倍的光线传播量。他们还使用仅仅大约三分之二的电力来操作，并将照明时间扩大到两至三倍。 HID灯产生紫外光和可见光波长的光。这个优点可以让公路标志和其他反光材料发光。这种灯首先出现在1993年的宝马，1995年的福特和1996年的保时捷。
HID灯不依赖于发光灯丝。相反，光还作为两个电极之间的高I桥（跨弧）的空气间隙。惰性气体的存在|放大电弧之间发光。 15,000到25000伏之间的电压则用于跳过电极之间的间隙。为了提供这个电压，需要一个升压和控制器。一旦间隙被高电压桥接，则仅需要大约80伏特来保持电流流过间隙。
这些灯的大光输出允许前照灯组件更小更轻。这些优势使得设计人员在设计上更加灵活，因为他们试图让他们的车辆更加高效的利用空气动力。
大灯开关
前照灯开关可以装配在仪表板上或转向柱上的仪表板上（图9-11）。它控制车辆的大部分照明系统（图9-12）。头灯开关最常见的是带有OFF，PARK和HEADLIGHT位置的三位置型。前照灯开关通常将直接电池电压接到开关的两个端子，这样可以在点火开关处于RUN或ACC（附件）位置的情况下操作灯电路。
当大灯开关处于OFF位置时，打开的触点可防止电池电压继续进入灯泡（图9-13）。当开关处于PARK位置时，端子5上存在的电池电压能够通过闭合触点施加到侧面标记，尾灯，车牌和仪表组合灯（图9-14）。该电路通常由与头灯电路分开的15至20安培的保险丝保护。
调光开关
在过去，调光开关最常见的位置是安装在左脚踢面板旁的地板上。该开关由驾驶员用脚按压。但是将开关定位在地板上，会使开关因锈蚀，污垢等而受到损坏。大如今多数较新的车辆则将调光开关定位在转向柱上，以防止早期出现的故障并且增加驾驶员的可操作性（图9-17）。该开关由驱动器向后拉动存货开关（转向信号杆）激活。
大灯电路
完整的前灯电路由头灯开关，调光开关，远光指示灯和前大灯等部件组成。当前照灯开关拉到HEADLIGHT位置时，Shop Manual电流会通过闭合触点流向调光开关（图9-18）。如果调光开关处于低电平位置，电流将流过前灯的近光灯丝。当调光开关置于高电平位置时，电流则流过前灯的远光灯丝（图9-19）。
刚才讨论的大灯电路设计则有绝缘侧开关和接地灯泡。在该系统中，电池电压存在于大灯开关。必须关闭开关以保证电流流过细丝并接地。因为前灯已经接地到车体或底盘上，所以整个电路是完整的。许多进口制造商都使用这种具有绝缘灯泡和接地侧开关的系统设计（图9〜20）。在该系统中，当头灯开关位于HEADLIGHT位置时，触点闭合以完成到地的电路路径，而前照灯开关则位于电路中的前灯后面。当继电器关闭时，电池电压直接应用于前大灯。但是在开关完成继电器电路的接地侧之前，前大灯将不会点亮。在该系统中，前照灯和调光开关都将电路完成接地。
无论头灯使用绝缘侧开关还是接地侧开关，每个系统都是并联连接。如果一根灯丝烧坏，则可防止总灯熄灭。
霓虹灯第三刹车灯
1995年，福特汽车公司开始为选择型号配备使用霓虹灯的后高速刹车灯。这些灯更节能的，比常规灯能更快地打开。后面的第三个刹车灯镜头是一个霓虹灯泡。由于霓虹灯泡没有细丝，所以霓虹灯泡应该比普通灯泡长得多。
霓虹灯泡在激活后会在3毫秒内打，而卤素灯则需要300毫秒。这种快捷性的重要性在于它给予车辆后方的驾驶员提前停止警告。这种早期预警可以让驾驶员在每小时60英里的行驶中停下来已获得更多反应时间。
转角灯
配备转弯灯的车辆在转向信号开关中时具有一组额外的触点的。这些触点只能操作转弯灯电路，触点可以从点火开关或头灯开关接收电压。如果点火开关提供电源，转弯灯则会在使用转向信号时被激活（图9-48）。如果触点接收到大灯开关的电压，则转向灯不工作，除非大灯开关处于PARK或HEADLIGHT位置（图9-49）。
雾灯
为了在某些驾驶条件下增加行车安全性，部分车辆会配有雾灯。雾灯也作为售后配件安装。普通雾灯电路都会使用继电器（图9-50）。此外，大多数雾灯电路都是有线的，所以只有在大灯开关处于PARK或Low光束位置时，雾灯才会亮起。
备用灯
在1971年之后在北美销售的A1J车辆需要备用灯。备用灯照亮车辆后方的道路，并警告其他司机和行人自己的驾驶意图。图9-51则显示出了备用灯电路。当它处于运行位置时，是通过点火开关供电的。当驱动器将变速器反向移动时，备用灯开关触点闭合，电路完成。
许多自动变速器车辆将备用灯开关并入中立安全开关。大多数手动变速箱都配有一个单独的开关。设计者可以在转向柱，地板控制台或变速器上等地方安装任何一种开关型式（图9-52）。根据所使用的开关的类型，可能有一种调节开关的方法，以确保车辆处于前进档位时灯不亮。
侧面标记灯
侧面标记灯安装在自1969年以来在北美销售的所有车辆上。 这些灯要求在从侧面进入道路时能看到其他车辆。这也为其他驾驶员确定车辆长度提供了一种手段。前侧标记光透镜必须为琥珀色，后视镜必须为红色。使用环绕式大灯和尾灯的车辆组件也使用这个镜头作为侧面标记灯（图9-53）。超过一定长度和高度限制的车辆也需要具有面向车辆前部和后部的间隙灯。
5.2 灯泡
如图[5-7]中所示，电灯丝、卤素灯泡和气体放电灯都可以用作灯泡。 在这所有光源中，电磁辐射则是由于外部电子壳（原子）变得活跃，已故导致产生更高的能量级而产生的。 而这些电子向较低能级的转变则造成电磁波的辐射。 光源可以根据输入能量的类型来区分，而这也将会导致外部电子壳的激发，如图[8-5]中所示。
电辉灯丝和卤素灯泡都是温度发生器。 随着钨丝开始发光，电子壳的能级会因为热能的供应而持续增加。 然而，钨的蒸发（熔化温度3660K）则会导致灯泡变黑从而影响灯泡的寿命。 如今前照灯中几乎已不再使用发光灯丝了。
由于灯泡中气体的存在，卤素灯允许灯丝温度升高。在靠近灯丝的地方, 蒸发钨与填充气体反应会生成卤化钨, 而卤化钨也会在灯丝的对流中再次沉积下来。钨也会因为温度较高而再次分解,这也就生成了一个循环过程。气体压力上升一方面可以防止钨丝蒸发, 另一方面也能生成更高的发光效率。卤素灯泡的发光效率远远超过灯丝灯泡70%左右。
在气体放电灯泡中，填充有惰性气体的灯泡会通过在两个电极之间产生电位差而保持气体放电。 辐射气体的原子的激发不是通过温度产生的， 而是通过冲击而来。 现有的调制解调器气体放电灯泡， 比如： D2S9型则配备有保护灯泡以此过滤紫外线。 通常而言，现代气体放电灯的寿命远超过了机动车辆本身的使用寿命。
如图[5-10]中所示是发光灯与电子荧光灯镇流器组合的操作过程。在接通电源后，控制电路会产生一系列高压脉冲（10〜20kV）。 由于在操作的最初几秒期间，辉光灯的响应时间比卤素灯泡慢得多，因此在正常情况下若要将触发电流增加到两倍，则需要单独的功率输出级（最大100W）。 在大约1秒后，则会达到电流最终值的50％。 如果控制器检测到足够稳定的电弧，则电子设备会切换到电力和电流限制操作模式。
为了能够将亮度低于规定的明暗边界的最大值附加到迎面而来的交通中，尽管气体放电灯的发光强度较高，但是对于前照灯光学系统中的对比度转变至关重要。这里的投影头灯就特别适合。
因为大部分电磁辐射位于不可见的红外区域， 所以在较高功率下的常规卤素灯泡很容易达到临界温度范围。但是气体放电灯的发光效率达到常规的三倍，而且较短波长的光的比例相当高，因此热应力也降低了擦大约40％左右。 图5-13和图 5-14比较了这两种灯泡的特点。
图5-13 在13.8V时的光强及效率。
|
参数 |
单位 |
H1 |
D1 |
D2S |
|
发光强度 |
Im |
1550 |
3000 |
3200 |
|
亮度 |
cd/cm |
2000 |
6000 |
6000 |
|
色温 |
K |
3200 |
4300 |
4000 |
|
电子镇流器在13.8V的功耗 |
W |
63 |
40 |
40 |
|
电子镇流器的效率 |
Im/W |
25 |
75 |
80 |
如图5.15中所示，使用D1 -Lamp将两个椭圆形头灯与卤素灯和放电灯进行比较，结果则显示了增宽和增亮的前场以及增加的照明宽度。 具有0.4lx的最小亮度的区域在图像中突出显示是暗黑边界的软转换的指示。 然而，对于在转弯时面对来自迎面而来的交通工具的眩光时，测试结果显示椭圆形头灯位于卤素前灯的水平之上。 此外，还通过椭圆形头灯的投影原理来增强了眩光效果。 道路上的光线密度相同，而由于放电镜片较小，所以椭圆形头灯具有十二倍于抛物面灯的光密度。
5.3大灯水平调整
除了可以量化的客观评价标准以外，也就是说，照明功率和照明范围对视觉范围的主观参数的评估也是至关重要的。 由于其对路面状况，路线引导有着依赖性，所以天气情况以及来自交通的眩光都会使视野范围远小于照明宽度。 在两辆彼此接近的车辆中，视距范围也会随着距离的减小而不断减少。 在这样的交叉之后，眼花缭乱的眼睛在两辆车接近期间的视野范围需要一段时间才能重新调整过来，如图中5-16所示。
为了减少对面到来的交通工具的眩光，自1990年1月01日以来，对于在德意志联邦共和国新登记的每辆车辆，都合法地规定了大灯级别调整系统。在照明宽度调整的所有设计中，头灯可以通过定位元件围绕横向轴线旋转，如5-17所示。 这种操作是通过手动操作的系统进行的，也就是说，驾驶员通过操作附近的开关或自动系统的开关来完成，再或者说，通过 轴上的液位传感器完成。 这些液位传感器将信
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