照明与信号系统(第1课).ppt
汽车拖拉机学电器与电子设备,内 容：第三章 照明与信号系统（第1课）主讲人：鲁植雄 教授,汽车拖拉机学电器与电子设备课件,Email：电 话：,2023年9月12日星期二,2,2023年9月12日星期二,第1课 照明系统第2课 信号系统,第三章 照明与信号系统,3,2023年9月12日星期二,一、照明系统的基本组成二、前照灯的构造三、照明系统电路及前照灯控制装置四、前照灯的检验与调整,本节课的主要内容,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,4,2023年9月12日星期二,外部照明装置和内部照明装置。（一）外部照明装置由前照灯、雾灯、倒车灯、牌照灯等组成。1.前照灯（大灯或头灯）装在汽车头部的两侧，用来照亮车前的道路。它是应用光学原理特制的一组照明系统，有2灯制和4灯制两种配置，光色为白色。（1）前照灯能提供车前100m以上明亮均匀的道路照明，使驾驶员能看清路面上的障碍物。（2）前照灯不应对迎面而来的车辆驾驶员造成眩目，以免造成交通事故。（3）装备的前照灯应有远、近光变换功能；当远光变为近光时，所有远光应能同时熄灭。同一辆机动车上的前照灯不得左、右的远、近光灯交叉开亮。,一、照明系统的基本组成,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,5,2023年9月12日星期二,2.雾灯分前雾灯和后雾灯。前雾灯的灯光颜色为白色或黄色，这种光的光波较长，穿透能力强，在雾中能照明较远的距离。在有雾、下雪、暴雨或尘埃弥漫等有碍可见度的情况下，用来改善车辆前部道路的照明情况，为对面来车提供信号使其易于发现本车辆。一般装在前照灯的下方离地面较低的位置，可使其光束射向靠近地面较淡的雾层里，配光性能符合标准要求，使眩目减至最小程度。后雾灯的颜色为红色，在大雾的情况下，从车辆的后方观察，使车辆更为易见。后雾灯只有在远光灯、近光灯或前雾灯打开时才能打开。,一、照明系统的基本组成,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,6,2023年9月12日星期二,3.倒车灯：倒车时照明车后方的道路及警告其他道路的使用者。当变速器挂倒挡时，自动发亮，照明车后侧。倒车灯的光色为白色，通常采用发光亮度为32cd/m2左右、标称功率21W的照明灯泡。4.牌照灯 用以照明汽车的后车牌号码，光色为白色，要求能照清整个牌照表面，夜间正常天气时，距车后不小于20m处能容易地认清牌照上的号码。采用至少1个发白色光的小型灯泡，功率一般为510W，灯光对牌照板面的入射角不大于82，不能直接向后照射。目前多数汽车的后部尾灯、后转向信号灯、制动灯、倒车灯等组合成组合尾灯，而将前照灯、雾灯或前转向信号灯等组合成组合前灯。,一、照明系统的基本组成,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,7,2023年9月12日星期二,（二）内部照明装置 内部照明装置主要是为驾驶员在夜间驾驶车辆时观察仪表、操纵车辆提供照明，为乘员上下车、阅读灯车内活动提供方便。主要有仪表灯、顶灯、车厢灯、踏步灯、行李舱灯等，分别用于夜间行车的仪表板、操纵、驾驶室、车厢、车厢乘员的上下车及打开行李舱时的照明。有的汽车上还装有工作灯及工作灯插座，用于夜间车辆的维修及其它工作的照明。,一、照明系统的基本组成,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,8,2023年9月12日星期二,（一）前照灯的光学系统 前照灯的光学系统包括灯泡、反射镜和配光镜三部分。1.灯泡 灯泡是前照灯的光源，其标称电压有12V和24V两种，标称功率一般是40W70W。常用的有白炽灯泡和卤钨灯泡两种，近年发展应用的还有氙灯和LED灯。,二、前照灯的构造,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,需掌握：如何提高前照灯的照射距离和亮度？如何防眩目？,9,2023年9月12日星期二,（一）前照灯的光学系统（1）白炽灯泡。是一根钨丝装在密封的真空或充入惰性气体的玻璃泡内制成。较小功率的灯泡通常是真空型，真空灯泡可防止灯丝的氧化和汽化，并减少热量的损失，延长使用寿命。问题：为何在白炽灯泡中充入惰性气体可提高其使用寿命？对于较大功率的灯泡，由于发热量大，灯丝温度高，钨丝会汽化蒸发而降低使用寿命。所以，在制造灯泡时其内充入约86%的氩和约14%的氮组成的惰性气体。普通的充气灯泡的不足：在使用寿命期内，灯丝的钨仍会汽化而蒸发使灯泡变黑，亮度降低。,二、前照灯的构造,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,10,2023年9月12日星期二,（2）卤钨灯泡。卤钨灯泡的灯丝：钨丝充入的气体：掺有碘、溴、氯、氟等卤族元素。问题：卤钨灯泡中充入卤族元素后，为何可以防止灯泡变黑？何谓卤钨再生循环反应原理？普通的充气灯泡在使用寿命期内，灯丝的钨仍会汽化而蒸发使灯泡变黑。卤钨灯泡的灯丝仍为钨丝，但充入的气体则掺有碘、溴、氯氟等卤族元素。当灯泡中的气体里增加了卤族元素，在工作中将会发生化学反应，某种程度上限值了灯丝汽化的发生。从灯丝上蒸发的气态钨与卤结合形成卤钨化合物，它扩散到灯丝附近的高温区，又使其受热分解，钨重新沉积到灯丝上，而释放的卤素继续扩散返回到气体中，这样循环往复，不仅避免了钨沉积到灯泡上使灯泡变黑，还能使灯丝在更长时间内保持良好状态。,二、前照灯的构造,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,11,2023年9月12日星期二,（3）氙气灯泡。也称高压氙灯，是一种高强度气体放电灯。氙灯没有灯丝，是利用两电极之间放电器产生的电弧来发光的，如同电焊中产生的电弧的亮光。高压脉冲电加在完全密闭的微型石英灯泡（管）内的金属电极之间，激励灯泡内的物质（氙气、少量的水银蒸气、金属卤化物）在电弧中电离产生光亮。氙灯发射的光通量是卤素灯的2倍以上，同时电能转化为光能的效率也比卤素灯提高70%以上，所以氙灯具有比较高的能量密度和光照强度，而运行电流仅为卤素灯的一半。缺点是在雨、雪、雾等天气情况下穿透力不及卤素灯。再就是由于亮度过高，很容易晃到对面驾驶员，存在一定安全隐患。,二、前照灯的构造,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,12,2023年9月12日星期二,氙气大灯电路,二、前照灯的构造,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,13,2023年9月12日星期二,（4）LED灯。LED（Light Emitting Diode）是一种能够将电能转化为可见光的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。LED在20世纪80年代后期汽车上开始使用，首先是作为数字仪表总成的指示灯背光显示，转向灯、高位制动灯、示廓灯、倒车灯、雾灯、阅读灯等使用，随着大功率LED技术的逐步完善，开始在包括前照灯在内的所有外部照明装置上使用。LED被称为第四代汽车照明光源，与传统的汽车前照灯相比，具有寿命长、节能、光质好、结构简单、响应快（NS级）、电压低、体积小坚固耐用等优点。,二、前照灯的构造,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,14,2023年9月12日星期二,2.反射镜 作用：将灯泡的光线聚合形成光束射向远方，并使光线向侧方、下方散射。理想的反射镜反射的光线应既能照亮远方道路，又能够照亮紧靠车前的区域。工作原理：反射镜一般用0.6mm0.8mm的薄钢板冲压成呈旋转抛物面形状，或用热固性塑料制成，其工作表面先用蒸发涂敷一层铝反射膜，再涂一层二氧化硅保护膜。灯泡的灯丝位于焦点F上，灯丝的绝大部分光线经反射镜反射后成平行光束射向远方，使前照灯的光亮度增加几百倍甚至上千倍，达20000cd40000cd以上。反射镜有少量的散射光线，向上的散射光没有用，散射向侧方和下方的部分光线，则有助于照亮车前5m10m的路面和路缘。,二、前照灯的构造,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,图3-1 反射镜的作用,15,2023年9月12日星期二,3.配光镜 也称散光玻璃，用透明玻璃经模压形成若干块棱镜，其外表面平滑，内侧是凸透镜和棱镜的组合体。它能使光线折射和分散以达到特殊的照明效果，使车前路面和路缘都有良好而均匀的照明,二、前照灯的构造,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,16,2023年9月12日星期二,（二）前照灯的防眩目何谓“眩目”：人的眼睛突然被强光照射时，由于视神经受到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清暗处的物体，这种生理现象就叫“眩目”。如何防止眩目双灯丝灯泡在夜间行车时，若前照灯的强光束照射到迎面而来车辆驾驶员的眼睛，就会使其眩目而容易造成交通事故。所以，为了避免前照灯的眩目，保证夜间行车安全，汽车上一般都采用具有远光和近光的双灯丝灯泡来避免前照灯造成眩目。双灯丝灯泡的一根灯丝为远光，另一根为近光。远光灯丝的功率大，照射距离远，用于迎面无来车时的路面照明，以提高车速；近光灯丝的功率较小，光束倾向于路面，照射的距离较近，从而避免迎面来车驾驶员的眩目，用于会车时的照明。,二、前照灯的构造,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,17,2023年9月12日星期二,1.普通双灯丝灯泡 其远光灯丝位于反光镜旋转抛物面的焦点，并与光轴平行；一近光灯丝位于焦点的上方并稍向后偏移。远光灯丝工作时，所发出的光线经反射镜反射后与光轴平行射向远方，照射的距离远而光束散射少；近光灯丝工作时，其光线则经反射镜反射后倾向路面，可减少眩目。,二、前照灯的构造,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,远光灯光束平射,近光灯光束倾向下方,18,2023年9月12日星期二,2.具有配光屏的双灯丝灯泡 这种灯泡的远光灯丝位于反射镜的焦点处，近光灯丝则位于焦点的前方稍高出光学轴线，并在其下方装一配光屏。这样射向反射镜上部的光线反射后倾向路面，而配光屏挡住了灯丝射向反射镜下半部的光线，就消除了向上的反射光线，防眩目的作用明显提高。非对称近光光形：将配光屏在安装时向左侧边缘倾斜15，近光灯丝发出的光线经反射镜和配光镜后就得到了非对称近光光形。它既有较好的防眩目效果，又有较远的近光照明距离，是较理想的光形。这种非对称形的配光性能，称为欧洲式配光，符合联合国欧洲经济委员会制定的ECE标准，所以又称ECE方式，已被世界公认，我国也采用这种配光形式。,二、前照灯的构造,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,图2-3 具有配光屏的双灯丝灯泡工作情况,图3-4 非对称配光光形,配光屏,19,2023年9月12日星期二,（三）前照灯的分类 前照灯按配光镜、反射镜和光源组成的灯光组结构形式不同，目前汽车上使用的有半封闭式前照灯和封闭式前照灯。1.半封闭式前照灯 其配光镜依靠卷曲在反射镜边缘上的牙齿紧固在反射镜上，用橡胶圈密封，再用螺钉固定，或配光镜与反射镜用粘接剂粘合。灯泡从反射镜的后面装入，所以灯泡灯丝烧断更换时，不比拆开配光镜。,二、前照灯的构造,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,图3-5 半封闭式前照灯,20,2023年9月12日星期二,2.全封闭式前照灯 其配光镜与反射镜制成一个整体式的密封玻璃装置，形成灯泡，灯丝直接焊在反射镜的底座上，如图3-6所示。反射镜的反射面经真空镀铝，灯内充入惰性气体与卤素。这种结构的优点是密封性能好，反射镜不会受到大气的污染，反射的效率高，使用寿命长。其缺点是灯丝烧坏后，需更换整个光学总成，成本较高。,二、前照灯的构造,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,图3-6 全封闭式前照灯,21,2023年9月12日星期二,按前照灯的数目有两灯制和四灯制。四灯制前照灯的组合形式有两种方式，如表3-2所示。装在外侧的一对应为远、近光双光束灯，内侧的一对应为远光单光束灯。远光时，可以两个远光灯亮，或四个灯都亮，以加强照明效果。使用近光时，内侧为远方照明的大灯即断电。,二、前照灯的构造,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,表3-2 四灯制前照灯的配置,表示灯亮；表示灯熄。,22,2023年9月12日星期二,三、照明系统电路及前照灯控制装置,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,图3-7 解放CA1091载货汽车照明系统电路,（一）典型车辆照明系统电路,23,2023年9月12日星期二,三、照明系统电路及前照灯控制装置,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,图3-8 桑塔纳轿车照明系统电路,24,2023年9月12日星期二,（二）前照灯控制装置 前照灯延时控制电路、自动变光器、关灯警告装置、自适应前照灯系统。1.前照灯延时控制 作用：是能使前照灯在关闭点火开关及灯开关后继续亮一段时间，然后再自动熄灭，可为驾驶员离开黑暗的停车场所提供照明。工作原理：发动机熄火后，机油压力开关的触点处于闭合状态，驾驶员离开驾驶室前，按下仪表板上的前照灯延时按钮，电源就对电容充电，在充电过程中，三极管VT的基极电位升高而导通，延时控制继电器的线圈通电而使其触点闭合，接通前照灯的电路，前照灯保持照明。当延时继电器开关断开后，电容的放电继续维持三极管的导通，直到电压降到不能维持三极管导通时，三极管截止，继电器断电而切断前照灯电路，前照灯熄灭。,三、照明系统电路及前照灯控制装置,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,图3-9 前照灯延时控制电路,25,2023年9月12日星期二,2.前照灯自动变光器 作用：前照灯在无道路照明条件，车辆前方150m200m处有迎面来车时，自动从远光切换为近光，待会车结束后又自动恢复远光照明；在市区道路照明条件好时，则保持近光照明。同时设有自动和手动转换开关，可使驾驶员根据需要选择自动或手动变光，而当自动变光器失效时，通过此开关仍可实现人工操作变光。该自动变光器主要由感光器、放大电路和变光继电器组成。,三、照明系统电路及前照灯控制装置,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,图3-10 前照灯自动变光控制电路,26,2023年9月12日星期二,2.前照灯自动变光器 工作原理是：灯光传感器1接收外来光线并感知其强度。当夜间有迎面来车或道路照明条件较好时，VD1和VD2组成的灯光传感器感受到迎面灯光照射后电阻下降，三极管VT1的基极电位升高而导通，使三极管VT2、VT3、VT4导通，变光继电器线圈通电，使其常闭触点打开，常开触点闭合，前照灯由远光切换为近光。而当夜间无灯光照射时，灯光传感器的内阻较大，三极管VT1处于截止状态，三极管VT2、VT3、VT4也截止，变光继电器线圈不通电，其常闭触点保持接通前照灯的远光电路。,三、照明系统电路及前照灯控制装置,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,图3-10 前照灯自动变光控制电路,27,2023年9月12日星期二,3.前照灯关灯警告装置 作用：提醒驾驶员在停车时及时关闭车灯开关。当驾驶员关闭点火开关时：若灯开关还处于打开状态时，三极管VT则导通，接通电路中的蜂鸣器，蜂鸣器发声而提醒驾驶员关闭灯开关。在行车时开灯时：点火开关在接通状态，三极管VT则保持截止状态，所以蜂鸣器不会发声。,三、照明系统电路及前照灯控制装置,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,图3-11 前照灯关灯警告装置电路,工作条件：,28,2023年9月12日星期二,4.自适应前照灯系统 是指一种照明装置提供具有不同特征的光束，能自动适用近、远光（若使用）在不同使用条件下的需要，并符合近光及远光的基本功能。它可在汽车行驶工况和环境改变时，自动调整前照灯的照射角度和范围，从而改变车辆夜间在弯道、城区交叉路口、高速公路行驶时对道路的辨识度，减少会车时对迎面车辆的眩光影响，提高行车的安全性。主要有传感器、AFS控制器、组合前照灯总成组成。,三、照明系统电路及前照灯控制装置,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,图3-12 自适应前照灯系统组成,29,2023年9月12日星期二,4.自适应前照灯（1）AFS传感器：前后轴车身高度传感器、转向盘转角传感器、车速传感器、轴重传感器、车身横向加速度传感器、湿度传感器。（2）AFS控制器。由微处理器、输入及输出电路等组成。其对传感器的输入信号进行分析处理，做出控制判断，向执行器输出控制信号，实现前照灯的自适应控制。（3）组合前照灯总成。总成内设有控制车灯的执行机构，主要有高度调节电机和AFS智能调节电机，高度调节电机可对前照灯照射的垂直高度实施调节，AFS智能调节电机对水平照射角度实施调节。,三、照明系统电路及前照灯控制装置,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,图3-12 自适应前照灯系统组成,30,2023年9月12日星期二,5.自动照明控制系统根据车辆周围的照明强度和车辆移动区别地接通/断开前灯和尾灯。前灯的亮度通过PWM进行自动地控制，以使驾驶员不需要频繁地操作灯开关，由此提供方便的使用。,三、照明系统电路及前照灯控制装置,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,31,2023年9月12日星期二,6.前照灯的操作与电路,三、照明系统电路及前照灯控制装置,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,带大灯继电器的大灯电路,32,2023年9月12日星期二,（一）前照灯的检验标准1.前照灯远光光束发光强度GB7258-2011机动车运行安全技术条件对机动车前照灯远光光束发光强度最小值应达到标准,四、前照灯的检验与调整,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,表3-2 机动车前照灯远光光束发光强度最小值 单位：坎德拉,33,2023年9月12日星期二,2.光束照射位置（1）前照灯近光光束照射位置要求乘用车：前照灯近光光束照射位置的明暗截止线转角或中点的高度应为0.7H0.9H（H为前照灯基准中心高度），其他机动车（拖拉机运输机组除外）：应为0.6H0.8H。光束水平方向位置向左偏应小于等于170mm，向右偏应小于等于350mm。轮式拖拉机运输机组：装用的前照灯近光光束的照射位置，要求在屏幕上光束中点的离地高度应小于等于 0.7H；水平位置要求，向右偏移应小于等于35mm，不得向左偏移。,四、前照灯的检验与调整,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,34,2023年9月12日星期二,（2）前照灯远光光束照射位置要求远光照射位置，对于能单独调整远光光束的前照灯，前照灯照射在距离10m的屏幕上时，要求在屏幕光束中心离地高度，乘用车：为 0.85H0.95H（但不得低于前照灯近光光束明暗截止线转角或中点的高度），其他机动车：为0.8H0.95H（装用一只前照灯的除外）。前照灯远光光束水平位置左灯向左偏应小于等于170mm，向右偏应小于等于350mm，右灯向左或向右偏均应小于等于350mm。,四、前照灯的检验与调整,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,35,2023年9月12日星期二,（二）前照灯的检测方法可采用前照灯检测仪进行检测，若无前照灯检测仪，也可采用屏幕法进行人工检测前照灯。1.用前照灯检测仪检测前照灯,四、前照灯的检验与调整,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,36,2023年9月12日星期二,2.用屏幕法检测前照灯屏幕法检验检查车辆的前照灯时，应选择平整的场地，屏幕与场地应垂直。被检测车辆空载、轮胎气压正常，并乘坐1名驾驶员或配重物70kg。将车辆停于前照灯基准中心距屏幕10m的位置，在屏幕上确定前照灯基准中心离地面距离H等高的水平基准线、以车辆纵向中心平面在屏幕上的投影线为基准确定的左右前照灯基准中心位置线。然后分别测量左右前照灯远光和近光光束的水平和垂直照射方位的偏移值。,四、前照灯的检验与调整,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,图3-13 屏幕法检查前照等光束的照射位置,37,小 结,2023年9月12日星期二,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,介绍了照明系统的基本组成及要求介绍了前照灯的构造：灯泡、反射镜和配光镜介绍了前照灯控制装置：前照灯延时控制、自动变光、关灯警告装置、自适应前照灯系统、自动照明控制系统介绍了前照灯的检验与调整：光束照射位置、,38,思考题,2023年9月12日星期二,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,对汽车前照灯有哪些基本要求？前照灯灯泡主要有哪些种类，各有什么特点？LED作为前照灯的优缺点是什么？前照灯控制装置有哪些？各是怎样工作的？怎样正确调整前照灯。,39,2023年9月12日星期二,本节课内容结束,下一讲,第2课 信号系统,第1课 照明系统,第三章 照明与信号系统,
