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[摘 要]汽车照明系统对汽车安全起到了主动预防作用,无论是白天还是夜晚,汽车外部照明和内饰照明都起到了十分重要的作用,同时考虑节能环保的要求,出现了很多汽车照明安全节能新技术,本文介绍了包括疝气灯、LED灯、光纤照明、智能车灯,还有自适应前照灯系统和前照灯自动调平系统等先进的前照灯安全技术.
[关 键 词]汽车照明；安全；节能
引言
近年来,汽车的各种技术不断发展,人们也越来越关注汽车的安全性.汽车的安全性是由汽车安全系统来保证的.汽车安全系统是一个整体概念,照明、制动、避震器、保险带和安全气囊等多个子系统都属于这个整体,并在运行中相互配合.其中照明系统对行车安全能起到关键的主动预防作用.汽车照明主要影响驾驶员视野的清晰度,而驾驶视野的清晰度对行车安全有直接影响,据统计,道路表面状况、交通环境以及车流情况等信息80%以上通过视觉获取.这些信息的获取若在白天很容易,但在夜晚或恶劣气候条件下将十分困难.汽车夜间行驶发生事故的概率是白天的2～3倍,因此照明质量的优劣,直接影响着夜间的行车安全.所以汽车设计要充分考虑汽车照明系统的安全性,为车辆行驶提供必要的保证.现在已经是汽车照明安全的新时代.汽车外部照明对汽车安全性的保证如此的至关重要,无论是白天还是黑夜都要照明系统发挥作用,现在人在车内的时间也越来越多,车内的昏暗照明已远远不能满足人的需求.所以解决照明系统的节约用电、降低制造和维修的成本以及绿色环保等问题都是现在各个汽车生产商努力思考和改进的地方,汽车照明系统在进入安全时代的同时也进入了节能的新时代.
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1汽车照明系统的发展现状
汽车照明系统随着汽车技术的发展而发展,目前很多技术已经很成熟并且应用于很多汽车上,下面来介绍各个汽车照明安全节能的新技术.
1.1疝气灯
传统的汽车车灯采用的是卤钨光源,能给汽车提供的照明亮度是非常有限的,从而也影响了汽车的安全行驶,还有一个缺点就是传统的卤素汽车车灯寿命短,而且内部含有一定量的汞元素,既不节能也不环保.现今出现了很多新类型的汽车车灯来替代传统的卤素灯.
飞利浦照明在2004年6月推出了世界上第一只汽车用绿色无汞氙气前照灯[1],自此以疝气作为光源的疝气灯在汽车照明领域中不断发展并且到现在已经得到大量应用.疝气灯简称HID（HighIntensityDischarge）灯,它的最大魅力就是它的安全性.这主要是因为HID灯带来的多重光束会比卤素灯更远更宽、强度更大,近光设置更有效.在黑夜里,特别是车辆行驶在郊区,氙气大灯能大幅提高车前方的照明,照亮路边的标志和歧路,对行车安全的重要性是毋庸置疑的.而且,同样瓦数的HID的亮度大约是卤素灯的2～3倍,射程也更远更宽,提高了夜间行车的安全性.在能量的使用方面,一般车辆上卤素大灯每小时需要耗电60W左右,而一些HID氙气大灯在安定器的稳定运作下,平均只需要35W,大大低于通常的卤素灯.HID可明显减轻车辆电力系统的负担,达到了节能的要求.氙气灯是利用电流刺激气体发光,基本上不会产生过高温,所以只要其中氙气没用完就可以正常的发光,不易损坏.据一项研究显示,就算品质再高的卤素灯泡,寿命最多也就是400h,而一般的HID,寿命最少也有3000h,在正常用车情况下,HID可以用上5～6a.HID不易损坏而且寿命长,满足了对汽车照明节能的要求.
2008年,在美国和欧洲开始流行一种新型前雾灯,也是无汞疝气灯的一种,它采用24W的光源,不仅结构设计非常简单,只有2个零件,采用普通的PC(聚碳酸酯)材料,生产工艺难度降低,合格率提高,而且灯具材料成本低,安装简便,总成本大大降低.最为重要的,这款灯具产品的重量非常轻,比我们常见的产品要轻200q.该产品的寿命是其他产品的3倍,对那些夜间开车时总是喜欢开前雾灯来辅助提高亮度的驾驶员来说是个非常好的选择[2].无汞疝气灯是指用锌等无害物质来替代汞,使其更加环保[3].无汞灯的最大好处是氙气充气气压提高到比含汞灯大1倍,并将启动电流增大到3.2A,使灯的启动速度达到了快速的要求[4],从而节约了能源.可以看出,疝气灯既能提供高亮度保证安全,同时也是非常节能的产品,是目前和未来汽车照明系统中被广泛应用的车灯.
当然,疝气灯的应用是需要一定条件的.由于疝气灯对灯具的设计精度要求相对比较高,不能自行改装,如果达不到配光要求会造成光污染,这就要求增大市场上疝气灯原配车的数量,与此同时带来的成本问题就是现在急需解决的问题.
1.2LED灯
LED是一种利用电子发光原理制成的半导体器件,它可直接将电能转化为可变光,具有发光效率高、寿命长、耗电少、体积小等特点,被称为21世纪的“汽车绿色照明光源”[5].从制造工艺上讲,生产LED光源所使用的材料不含重金属,与其他光源相比发光效率可以提高20%以上.LED的寿命很长,平均无故障工作时间为10万h,并且LED属于实心封装的固体光源,其抗振动性也是其他光源无法比拟的,从这些优势来看,LED无疑是节能环保的首选,正是由于这一点,LED灯在汽车内饰照明中也得到了广泛应用,奥迪A8可选装的带环境照明的照明套件就是这种应用的典型的例子[6].由于LED灯的节能性非常好,其还应用于城轨车辆的照明系统中[7].
LED作为汽车照明光源不仅兼具环保性,更重要的是保证安全可靠性.例如2008年在奥迪研发的一种远光灯便能让驾驶者在夜间行车时,不会因为灯光过亮而使迎面而来的车辆司机暂时爆盲.通过改变灯光的分步,使这种技术得以实现:一套电子系统不停地对任何正在接近的车辆的距离进行测试,以确保在不刺激到对面车辆驾驶者的同时,对前方道路进行最理想的照明,比如,当在城市中行驶时,内饰灯光会更亮一些；而在乡村道路上行驶时,灯光则会自动变暗,以免影响车外的视野[8].实现这种功用的车灯就是用LED灯制造的.
LED的安全性更主要的是体现在它的快速反应能力方面,在真人实车试验中,同一个人在时速80km的情况下开始刹车,观看LED灯会比白炽灯反应速度快,提前4～5m实现全车制动.这种突出的快速反应能力应用在尾灯中,可以极大地提高驾驶者的安全[8].
由于LED的成本问题,前些年这种灯只局限在像锐志、皇冠、凯迪拉克、速腾、荣威等中高档轿车上,但发展到现在,很多中低档车也应用LED灯.
2010年,汽车制造商在一级方程式赛车上率先采用并欣然接受LED灯作为尾灯、刹车灯和白天行车灯[9].由此,LED灯的安全性和节能性是显而易见的.
LED灯发展的越来越快,但仍有需要改进的地方.最大挑战就是LED的自热问题,这个问题如果得以解决,不但会是照明达到更好的效果,成本也会相应降低.提高LED照射广度,同时降低外界环境对其影响,相信这些方面是当今和未来LED研究的重点,如果解决将大大促进LED的发展.
1.3光纤照明
光纤技术具有光电分离、降低能耗和绿色环保、安全可靠、可重复利用等优点,目前也应用在汽车照明系统中.在传统的汽车照明系统中,光都是通过将电能转换成光能直接得到的,光与电是分不开的.但电有一定的危险性,所以很多场合都希望光与电分开,排除各种隐患,确保照明的安全性.而光纤照明正好可以实现这一点,使光源与照明装置成功分离,如此一来不仅便于汽车电器产品的模块化研究,同时也易于产品的更换和维修[10].目前,主要应用于汽车前照灯和前雾灯上.光纤照明的这种光电分离的优势联合其柔性传输,使其不仅应用于汽车前照灯和前雾灯上,还可以运用到汽车内外饰上,为汽车提供大面积、高
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