Technical design variations of headlamp

Components

1. Reflects

Reflects direct the light from the light source either directly onto the road(reflection system)or into an intermediate plane which is further projected by a lens(projection system).The reflectors are made of plastic,die-cast metal or sheet steel.

Plastic reflectors are manufactured by injection molding(thermosetting plastics),which offers a considerably better precision of geometry reproduction than the deep-drawing process.The geometric tolerances that can be achieved lie in the range of 0.01mm.Furthermore,reflectors in stages and any desired facet distributions can also be implemented.The base material requires no corrosion-proofing treatment.

The die-cast metal used is usually aluminum, or occasionally magnesium. The advantages are high thermal resistance and the ability to produce shapes with a high degree of complexity(shaped bulb holders, screw holes and bosses).

The surfaces of thermosetting plastic and die-cast metal reflectors are given a smooth finish by spray painting or powder-based paint before a layer of aluminum 50 to 150 nm thick is applied. An even thinner transparent protective coat prevents the aluminum from oxidizing.

Sheet-steel reflectors are manufactured using deep-drawing and punching dies.A powder-based paint is then applied. This process hermetically seals the sheet steel and gives it excellent surface smoothness.The base coat created in this way is, like other reflectors. coated with aluminum.

2.Lens

A large proportion of contoured lenses is manufactured using high-purity glass (free of bubbles and streaks). During the lens molding process, high priority is given to surface quality in order to prevent undesirable upward light deflection in the final product this would tend to create glare for oncoming traffic. The type and configuration of the lens prisms depend on the reflector and the desired light distribution pattern.

The clear lenses used on modern head lamps are usually made of plastic. Besides reducing weight, plastic lenses provide other advantages for automotive applications, including greater freedom in head lamp and vehicle design. Since around 2007 multicolor plastic lenses(2-component lenses) have also been used in which the edge area Is sprayed in a different

color, usually black or gray. The advantage here is that the spray tools are designed in such a way that no inner slides are needed and therefore no separating lines are created on the visible surface. Light dispersion from the edge areas is also avoided.

There are several reasons why plastic lenses should not be cleaned with a dry cloth:

Despite the scratch-proof coating, rubbing with a dry cloth can damage the

surface of the lens

Rubbing with a dry cloth can produce an electrostatic charge in the lens,which can then allow dust to build up on the inside of the lens

Headlamp versions

Reflection headlamps

For conventional headlamp systems wit virtually parabolic reflectors, the quality of the low beam increases in direct proportion to the size of the reflector. At the same time the geometric range increases as a function of installation height .

These factors must be balanced against the aerodynamic constraints according to which the vehicle#39;s front-end profile must be kept as low as possible. Under these circumstances, increasing the size of the reflector results in wider headlamps.

Reflectors of a given size, but with different focal lengths, also perform differently. Shorter focal lengths are more efficient and produce wider light beams with better close-range and side illumination. This is of particular advantage during cornering.

Specially developed lighting programs (CAL, computer-aided lighting) enable the implementation of infinitely variable reflector shapes with non-parabolic sections and of faceted reflectors

Headlamps with facet-type reflectors

In the case of facets, the reflector surface is partitioned and each individual segment is individually optimized. The important feature of surfaces with facet-type reflectors is that discontinuity and steps are permitted at all boundary surfaces of the partition. This results in freely shaped reflector surfaces with maximum homogeneity and side illumination.

PES headlamps

The PES headlamp system (poly-ellipsoid system) employs imaging optics and offers greater design scope than conventional headlamps. A lens aperture area with a diameter of only 40 to 70 mm allows the generation of light patterns previously only achievable with large-area headlamps. This result is obtained using an elliptical(CAL designed reflector in combination with optical projection technology. A screen reflected with the objective projects precisely defined light-dark cutoffs Depending on specific individual requirements, these transitions can be defined as sudden or gradual tensity shifts, making it possible to obtain any geometry required.

PES headlamps can be combined with conventional high beams, position lamps and PES fog lamps to form lighting-strip units in which the entire headlamp is no higher than approximately 80 mm.

In PES headlamps, the beam path can be configured in such a way that the surroundings of the objective are also used in the signal image. This enlargement of the signal image is used above all with small objective diameters to reduce the psychological glare for the oncoming traffic. The additional surface can also be made into a lens, a partially vapor-deposited screen or a design feature with illuminated round or rectangular gaps, or illuminated three dimensional objects.

Xenon headlamps

The headlamp system with a xenon gas-discharge lamp as its central component generates high illumination intensity levels with minimal frontal-area requirements, making it ideal for

前照灯的技术设计变化

组件

1.反射

反射将来自光源的光直接引导到道路（反射系统）或中间平面，该中间平面由透镜（投影系统）进一步投射。反射器由塑料，压铸金属或钢板制成。

塑料反射器通过注塑成型（热固性塑料）制造，与深拉工艺相比，几何复制的精度要高得多。可以实现的几何公差在0.01mm范围内。此外，反射器分阶段和任何 也可以实现所需的小平面分布。基础材料不需要防腐蚀处理。

使用的压铸金属通常是铝，或偶尔使用镁。 优点是高耐热性和能够生产高度复杂的形状（形状的灯泡支架，螺丝孔和凸台）。

在施加50至150nm厚的铝层之前，通过喷涂或粉末涂料使热固性塑料和压铸金属反射器的表面具有光滑的光洁度。 更薄的透明保护涂层可防止铝氧化。

钢板反射器使用深冲和冲压模具制造。然后应用粉末涂料。 这个过程气密地密封钢板并使其具有优异的表面光滑度。以这种方式制造的底漆与其他反射器一样， 涂有铝。

1. 镜片

大部分成型镜片使用高纯度玻璃（无气泡和条纹）制造。 在镜片模塑过程中，对表面质量给予高度优先考虑，以防止最终产品中不希望的向上光偏转，这会使迎面而来的交通产生眩光。 透镜棱镜的类型和配置取决于反射器和所需的光分布图案。

现代头灯上使用的透明镜片通常由塑料制成。 除了减轻重量外，塑料镜片还为汽车应用提供了其他优势，包括前照灯和车辆设计的更大自由度。 自2007年左右以来，还使用了多色塑料镜片（双组分镜片），其中边缘区域以不同的方式喷涂颜色，通常是黑色或灰色。 这里的优点是喷涂工具的设计使得不需要内部滑块，因此在可见表面上不会形成分离线。 还避免了来自边缘区域的光散射。

塑料镜片不应该用干布清洁有几个原因：

（1）尽管有防刮涂层，但用干布擦拭会损坏涂层镜片表面

（2）用干布擦拭会在镜头中产生静电，然后可能会在镜头内部积聚灰尘

前照灯样式

反光大灯

对于具有几乎抛物面反射器的传统前照灯系统，近光灯的质量与反射器的尺寸成正比增加。 同时，几何范围随安装高度的增加而增加。

这些因素必须与空气动力学约束相平衡，根据该约束，车辆的前端轮廓必须保持尽可能低。 在这些情况下，增加反射器的尺寸会导致更宽的前照灯。

给定尺寸但具有不同焦距的反射器也表现不同。 较短的焦距更有效，并产生更宽的光束，具有更好的近距离和侧向照明。 这在转弯时特别有利。

专门开发的照明程序（CAL，计算机辅助照明）可实现具有非抛物线部分和刻面反射器的无限可变反射器形状

带有刻面反射器的前照灯

在小平面的情况下，反射器表面被分隔并且每个单独的区段被单独地优化。 具有小面型反射器的表面的重要特征是在分区的所有边界表面处允许不连续和台阶。 这导致自由形状的反射器表面具有最大的均匀性和侧面照明。

PES前照灯

PES前照灯系统（多椭圆体系统）采用成像光学系统，并提供比传统前照灯更大的设计范围。 直径仅为40至70毫米的镜头光圈区域允许生成以前只能通过大面积前照灯实现的光图案。 这个结果是使用椭圆形（CAL设计的反射器结合光学投影技术获得的。屏幕反射的物镜投影精确定义的明暗截止点根据具体的个别要求，这些过渡可以定义为突然或逐渐的张力变化，使得 可以获得所需的任何几何形状。

PES前照灯可与传统的远光灯，位置灯和PES雾灯组合，形成照明条单元，整个前照灯不超过约80 mm.。

在PES前照灯中，光束路径可以以这样的方式配置，即物镜的周围环境也用在信号图像中。 信号图像的这种放大首先用于具有小的物镜直径，以减少迎面而来的交通的心理眩光。 附加表面也可以制成透镜，部分气相沉积的屏幕或具有发光的圆形或矩形间隙的设计特征，或照明的三维物体。

氙气大灯

以氙气放电灯为中心组件的前照灯系统可产生高照度，前沿面积要求极低，非常适合具有空气动力学造型的车辆。 与传统的灯丝灯泡相比，通过在樱桃石大小的燃烧器内的等离子体放电产生光。

35 W气体放电灯的电弧产生的光通量是卤素H1灯泡产生的两倍，并且色温更高（4,200 K），这意味着 - 与阳光相似 - 它包含更大的比例 绿色和蓝色。 一旦石英元件达到其工作温度超过900℃，就可以获得相当于约90 Im / W的最大发光效率。在高达2.6 A的电流下进行简单的高功率操作（连续工作：约0.4 A） 可用于获得即时照明“.2,000小时的使用寿命足以满足乘用车平均所需的总运行时间。由于没有发生突然故障，如灯丝的情况，及时诊断和更换都是可能的。

目前使用型号名称为D1和D2的气体放电灯，从2012年起仅使用D3和D4型号。在D3和D4系列中，可以省去这些灯的重金属汞（约1 mg）的剂量。 区别在于较低的灯电压，不同的等离子体成分和不同的电弧几何形状。 用于各种灯类型的电子控制单元通常是针对特定设计类型而开发的，而不是普遍可互换的。

D2和D4系列汽车气体放电灯具有高压防护底座和Uv玻璃屏蔽元件在D1和D3系列型号上，操作所需的高压电子元件也集成在灯座中。 所有系统都有两个子类别：用于投影系统前照灯的S型灯和用于反射式前照灯的R型灯，带有集成遮光罩，用于产生与用于卤素H4近光灯的灯泡罩相当的明暗截止。 目前，D1S和D3S灯是最广泛使用的类型。

电子前照灯（光和电子的收缩）的一个组成部分是负责激活和监控灯的电子镇流器单元。 其功能包括点火气体放电（电压10至20kV），在灯冷却时的预热阶段的受控电源，以及在静止操作期间的需求导向供电。

该系统通过补偿车辆系统电压的波动来提供大致一致的照明水平（即消除光通量变化）。 如果灯熄灭（例如，由于车辆电气系统中的瞬间电压降），则重新点火是自发且自动的。

电子镇流器单元通过中断电源来响应缺陷（例如损坏的灯），以避免在接触时受伤。

电子前照灯发出的氙气灯在车辆前方产生宽阔的光线，并具有远距离。 这使得实现更广泛的道路成为可能。

用于照亮弯道和宽阔道路边缘的照明模式与卤素单元一样有效地照亮直线道路。 在驾驶条件恶劣和恶劣天气下，驾驶员在能见度和方位方面都有很大改进。

根据ECE法规48，电子前照灯与自动前照灯调平控制和前照灯清洗系统相结合。 这种组合确保了长头灯范围的最佳利用和光学未受损的光发射。

转向大灯

自2003年初以来，转向大灯已被批准供公众使用。而以前只允许远光大灯响应转向角的变化（20世纪60年代的雪铁龙DS），现在也允许转动的近光大灯（动态转弯大灯） 或自适应前照灯）或辅助光源（静态转弯前照灯）。 这在蜿蜒的道路上提供了更大的视觉范围。

静态转弯大灯

静态转弯前照灯主要用于照亮靠近车辆侧面的区域（转向，转弯操纵）。 为此目的，激活附加的反射器元件通常是最有效的方式。

动态转弯前照灯

动态转弯前照灯用于照亮道路的变化路线，例如 在蜿蜒的陆上高速公路上。

与20世纪60年代转弯大灯的直接连接旋转动作相比，现代高端系统以电子方式控制旋转速度和响应车辆速度的旋转角度。这优化了前照灯和前照灯之间的“协调”。车辆姿态，消除了“生涩”的前照灯运动。 前照灯定位由定位器单元（步进电机）执行，该定位器单元响应于方向盘角度或转向角度的变化而移动基本或近光模块或反射器元件。前轮传感器通过故障安全算法检测这些运动以防止对迎面而来的交通造成眩光。 一般法律要求规定，前照灯光束只能转到距离道路中心线大约1米的距离。 防止前方70米迎面而来的车辆眩光的车辆。

道路安全和驾驶方便

动态转弯前照灯的引入显着改善了夜间驾驶的安全性和便利性（图21）。 与传统的近光前照灯相比，实现了大约70的视觉范围的改进，表示额外的1.6秒的行程时间。 通过转弯前照灯，驾驶者可以更好地评估危险并更快地开始制动。 结果，可以显着降低事故的严重性。 静态转弯大灯使转弯操作的视觉范围加倍。

AFS功能

高速公路梁

对于特殊驾驶情况，已经开发出改变的光图案（AFS，自适应前照灯系统），以便为每个驾驶状态更好地观察驾驶员。 在快速通道梁的开发中，特别注意为驾驶员实现更好的行驶范围而不会过度地使迎面而来的车辆流动。 检测距离增加到150米，可以将驱动时间延长到检测到的物体大约2秒（与卤素前照灯比较为100公里/小时）。 这使司机能够更好地评估危急情况，并可能更早地开始制动。

恶劣天气

在恶劣天气光束的情况下，特别关注的是改善道路上的光学引导。 特别是道路两侧的区域被更好地照亮。

恶劣天气灯的大多数变型都使左转弯前照灯模块向侧面移动8，同时轻微降低或激活静态转弯灯。 这提供了对道路和道路边缘的非常宽的照明。 将来，组件元件，例如负责加宽侧照明的元件将被顺序激活。控制参数例如是转向角信息和方向指示器致动。 然后，“准动态”激活各个段。

灯光功能和驾驶辅助系统

视频技术在汽车工程中的引入使得实现基于摄像头的前照灯功能成为可能。 当摄像机识别迎面而来的车辆的位置时，前照灯或AFS系统可以以这样的方式调整驾驶灯的范围，使得其在较大距离处增加并且在较小距离处减小（动态范围功能）。 这确保了最佳照明，而不会使迎面而来的交通眩目。

LED前照灯

降低能耗的潜力

LED越来越多地被用作避免二氧化碳排放和燃料消耗的经济替代品。 主灯功能的能耗将在未来的低能耗车辆中发挥重要作用。 氙气和LED替代品提供了欧盟所要求的优化消耗水平和改善的道路安全性。今天的LED系统已经消耗，取决于性能（光通量，范围，侧面照明），比卤素灯泡少得多的能量。 目前每个前照灯的功耗在28 W到50 W之间波动。 与约65 W（13.2 V）的灯泡功率输出相比，这意味着每辆车可节省30至70 W.

一个投影系统和两个反射元件用于近光点。 每个具有两个LED的三个多重LED的光由三个主要光学元件集中并由投影透镜成像。 光学系统采用屏幕保证明暗截止的质量。 反射器位于透镜的上方和下方。

LED近光前照灯的光学效率约为45％。与此相比，双氙系统的效率约为33％。这可以通过LED的性质来解释，仅将光线发射到半空间，不像传统光源那样照亮整个空间。 由于LED系统的效率更高，LED中需要更少的光通量，以便通过一个LED近光前照灯向道路提供相同的光通量。

未来更好的LED将成为控制单元输出的更少功率，光性能始终保持在恒定的高水平。

市场上的第一款LED前照灯也显示了前照灯中设计元素的日益重要的作用。 例如，2008年，头灯首次获得了国际知名设计奖。

全球总里程数约为75天，在白天完成。 因此，重要性还在于日间行车灯功能的能耗。 典型的LED日间行车灯每辆车的能耗为14 W（0.36 g CO2 / km）白天使用车灯最多消耗300 W（7.86 g CO2 / km）（近光前照灯，尾灯，位置灯，车牌灯，开关和仪表照明）。

雾灯

雾灯（白光）旨在改善雾，雪，大雨和灰尘的方向。 为此目的产生具有特别高的侧向色散的光束。 这确保了靠近车辆的道路侧面被特别好地照亮。在近处物体上实现的亮度水平明显更高。 与车辆前方通常较暗的路面不同，这些高亮度水平有助于驾驶员在恶劣的天气条件下更好地找到其轴承。

设计

DIY和经销商安装的雾灯在其自己的外壳中设计为单独的投影单元。 它们可以直立安装在挡泥板上，也可以悬挂在挡泥板上。 风格和空气动力学的考虑导致集成雾灯的使用增加，设计用于安装在车身开口内或作为一个组件包含在更大的灯组件中（与雾灯与主大灯组合时可调节的反射器）。

目前的雾灯产生白光。 没有实质证据表明黄灯提供任何生理上的好处。 雾灯的有效性取决于照明区域的大小和反射器的焦距。

假设照明区域和焦距相同，则之间存在差异。从技术角度来看，圆形和矩形雾灯可以忽略不计。

条例

设计受ECE R19 [8]管辖，ECE R48 [12]（以及德国Stvzo（道路交通许可条例）第52 [3]条）的安装; 允许使用两个白色或黄色雾灯。 用于切换雾灯的控制电路必须独立于高光束和近光束电路。 在德国，Stvzo允许雾灯安装在距离车辆宽度最宽点400毫米以上的位置，只要它们是有线的，这样只有在近光前照灯打开时它们才能打开。

抛物线与镜头

具有位于焦点处的光源的抛物面反射器沿着平行轴反射光（与远光前照灯一样），并且透镜延伸该光束以形成水平带。特殊的灯泡罩可防止光束向上投射自由形式的技术。

诸如CAL（计算机辅助照明）之类的计算方法可以用于设计反射器形状，使得它们直接散射光（即没有光学透镜轮廓）并且还产生（没有单独的阴影）锐利的明暗截止。 灯具有明显的灯泡包络的事实导致极高的光量和最大的色散宽度。

PES雾灯

该技术可最大限度地减少雾中的反射眩光。 屏幕的图像由镜头投射到路面上，提供明暗的截止，最小的向上光散射

创新

通过引入强大的卤素灯，氙气灯和AFS系统，雾灯的技术功能重要性已经被略微推向了后台。 重点仍然是在环境条件恶劣的交通情况下改善照明的需求。 这个可以通过迄今为止使用的单独的雾灯（根据ECE R19 [8]通过AFS系统的恶劣天气照明功能（根据ECE R123 [23]）或两种功能的组合来解决。

前照灯调平控制

低光束和远光灯的前照灯调节

对于有关车辆的驾驶员和迎面而来的车辆，车辆前照灯的正确调节是夜间道路安全的重要因素。 如果光束只设置得太低。 前照灯几何范围将大幅减少。如果光

资料编号：[4879]