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【摘要】自20世纪70年代以来，电子技术开始在汽车上快速发展和广泛应用，尤其是近几年各种排放性能、燃油经济性和安全性能等法规的强制性要求，极大推动了电子技术在汽车领域的推广使用，使汽车电子化程度不断提高，性能不断加强。汽车照明器件是汽车的重要安全部件。为了提高行车的安全性和舒适度，许多新型的汽车灯正被开发出来。
【关键词】汽车照明 安全性 舒适度
中图分类号：S782 文献标识码： A
一、红外线前照灯
戴姆勒·克莱斯勒公司开发出一种具有劃时代意义的前照灯。令人感到不可思议的是，在公路上行驶的对方车辆并不会觉察这种前照灯的存在。原来，这款新型前照灯在传统灯罩内增加了肉眼看不到的红外线灯泡，从而明显提高了夜间的观察视野。
具体工作原理是，首先由安装在汽车头部的激光前灯用红外线照射路面，红外线数字摄像机拍摄路面状况后，以黑白图像显示在仪表盘上的液晶显示器上。在此之前，凯迪拉克的部分车型也曾安装过夜视系统，但无法区分同样温度的物体。由于红外线前照灯直接发射红外线后进行检测，大大提高了图像的清晰度，即使在夜间也能清楚地分别出前方物体的形状。红外线前照灯目前尚处于试验阶段，今后将有可能成为高级轿车、卡车、急救车辆和出租车的标准配置。
二、LED汽车灯
LED，其实是发光二极管（Light Emitting Diode）的缩写，是一种可以自身发光的包含PN结的固体半导体元件。LED的芯片是由P型半导体和N型半导体之间的一个过渡层，成为PN结。当采用砷化镓（红外线）、砷磷化镓（红岛黄）、磷化镓（绿）等半导体材料时，在这些半导体材料的PN中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以逛得形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。当给PN施加正向电压，电流从LED的阳极流向阴极时，半导体晶体就会发出从紫外到红外不同的颜色光线，逛得强弱与电流大小有关。
LED汽车灯优点：1）LED的寿命很长，据报道有10万小时。LED又十分坚实，因此采用LED作为光源，几乎可以免维护；2）LED本身有反射镜和透镜等控光元件，更使光的利用效率大为提高；3）LED还有工作电压低、安全；能调光；光线中不含紫外线和红外线以及光源中不含污染环境的汞；4）LED灯接近日光的色温，因此有利于夜间行车；5）LED等结构简单，使用方便，抗震性能好。工作代言价在6V-12V之间正常工作，工作电压范围宽。
三、氙灯
氙气灯，英文简称是HID。氙气灯汽车前照灯则是采用高强度放电（High Intensity Discharge—HID）光源。具体说来，汽车前照灯中应用的是35瓦小功率金属卤化物灯。在汽车前照灯中采用比卤钨光源更亮、寿命更长的HID光源。它所发生的光照亮度是普通卤素灯的两倍，而能耗仅为其三分之二，使用寿命可达普通卤素等的十倍。氙气灯极大地增加了驾驶的安全性与舒适性，还有助于缓减人们夜间行驶的紧张与疲劳。驾车者可在第一时间内发现危险，从而获得足够的反应时间，很大程度减少了夜间事故发生率。从市场上看，氙气前照灯将会成为市场的主流。
氙气灯优点：1）省电。一般车厂的卤素大灯大都需要耗费600W上下的电力，而有些品牌的HID气体放电大灯在安定器的稳定动作下，平均只需35W的电力来供应氙气灯泡发光，至于省下的电力，就等于间接剩下了油钱；2）超亮度；3）氙气灯发射的光通量是卤素灯的2倍以上，同事电能转化为光能的效率也比卤素灯提高70%。氙气灯可以输出高达3200Lumen的亮度；4）色温舒适度高。HID灯可以制造出4000K左右的色温光，是接近正午日光的颜色，人眼的接受度及舒适度最高。这样的灯光用在车辆的夜间照明上，可以有效减少驾驶人的视觉疲劳，对于驾车安全性也间接有所助益5）寿命长。由于氙气灯没有灯丝，因此就不会产生因灯丝断而报废的问题，使用寿命比卤素灯长得多，据介绍氙气灯使用寿命相当于汽车平均使用周期内的全部运行时间。就算品质再高的卤素灯泡，最多也只能连续使用400小时；而利用气体发光的氙气灯泡，最少都有2500小时的使用寿命，也就是说在正常用车条件下，一组HID气体放电灯足够用上6年多；6）安全。不会因为泡水或者有水气因素而产生爆裂。发生事故时，高压包内的感知电路能立刻把高压电切断，以保护人员安全。高绝缘性的电线以及防电磁干扰设计使用户高枕无忧。
四、智能化汽车照明系统
随着科学技术的发展，全世界汽车工业的研发部门都在努力开发智能化的辅助驾驶系统，以减轻驾驶员的负担，并进一步提高汽车行驶的安全性和舒适度。在汽车照明方面，人们也在开发智能的汽车照明系统。智能化的汽车照明系统又称适应性的照明系统，它包括自适应前照灯系统AFS、改进的的信号照明和车内照明控制三部分。其中最重要的是AFS，下面对它做些介绍。适应性的前方照明系统AFS是EUREKA的1403号项目，欧洲的汽车公司、车灯公司和光源公司共同承担了这个项目，美国和日本的一些公司也参与了此一项目。AFS具有弯道照明BL、高速公路照明ML/乡间照明CL/城镇照明TL和恶劣天气照明AL等功能。在城区驾驶时路面情况复杂，因而光形较宽，又由于车速不快，因而照射的距离不要很远。在高速公路，车速快，因而ML光束照射得远。在弯道处，BL应该给弯道以良好的照明。例如，速度传感器，方向盘角度传感器，车身倾斜度传感器以及降水量信息和照明器件状态传感器等。此外，全球定位系统GPS/数字地图和照相机成像处理系统也开始试验用于信息采集。根据采集来的信息AFS给驱动器发出指令，将照明系统调节到所需要的状态。以弯道照明BL为例，车前方道路的曲率半径是关键的信息。比较简单而经济的确定车前方路面弯曲情况的方法是采用速度传感器、方向盘角度传感器。从两边车轮速度的差异也可以得到有关的信息。由于BL比较容易实现，因而有望首先得到实用。到目前为止，ML、CL和TL状态的确定主要还是根据汽车的平均速度的信息。当然GPS和数字地图的结合也是很好的手段，但是花费较大。至于对恶劣天气照明AL，降雨传感器可以探测到降落在汽车挡风玻璃上的雨滴，表明驾驶员视见度降低，而将AFS车灯照明转到AL状态。但是对雾天的情况的AL比较困难，只有真实的视见度传感器才能探测得到。一个可行的方法是照相机成像处理系统，它能测量出由于可见度的减少而造成的对比度的减少。采用AFS后，即使在各种复杂和困难的情况下，汽车都能自动地提供最佳的照明。这样驾驶人员能有更多的时间和精力正确地判断驾驶的情况并及时采取合适的措施，从而在很大程度上排除了现存的某些危险，使安全、舒适地行车真正成为可能。
参考文献：刘鸿健 闵兰 汽车电子电工技术【M】 北京：化工出版社2009
余志生 汽车理论【M】 北京：机械工业出版社 2009.3
【关键词】汽车照明 安全性 舒适度
中图分类号：S782 文献标识码： A
一、红外线前照灯
戴姆勒·克莱斯勒公司开发出一种具有劃时代意义的前照灯。令人感到不可思议的是，在公路上行驶的对方车辆并不会觉察这种前照灯的存在。原来，这款新型前照灯在传统灯罩内增加了肉眼看不到的红外线灯泡，从而明显提高了夜间的观察视野。
具体工作原理是，首先由安装在汽车头部的激光前灯用红外线照射路面，红外线数字摄像机拍摄路面状况后，以黑白图像显示在仪表盘上的液晶显示器上。在此之前，凯迪拉克的部分车型也曾安装过夜视系统，但无法区分同样温度的物体。由于红外线前照灯直接发射红外线后进行检测，大大提高了图像的清晰度，即使在夜间也能清楚地分别出前方物体的形状。红外线前照灯目前尚处于试验阶段，今后将有可能成为高级轿车、卡车、急救车辆和出租车的标准配置。
二、LED汽车灯
LED，其实是发光二极管（Light Emitting Diode）的缩写，是一种可以自身发光的包含PN结的固体半导体元件。LED的芯片是由P型半导体和N型半导体之间的一个过渡层，成为PN结。当采用砷化镓（红外线）、砷磷化镓（红岛黄）、磷化镓（绿）等半导体材料时，在这些半导体材料的PN中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以逛得形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。当给PN施加正向电压，电流从LED的阳极流向阴极时，半导体晶体就会发出从紫外到红外不同的颜色光线，逛得强弱与电流大小有关。
LED汽车灯优点：1）LED的寿命很长，据报道有10万小时。LED又十分坚实，因此采用LED作为光源，几乎可以免维护；2）LED本身有反射镜和透镜等控光元件，更使光的利用效率大为提高；3）LED还有工作电压低、安全；能调光；光线中不含紫外线和红外线以及光源中不含污染环境的汞；4）LED灯接近日光的色温，因此有利于夜间行车；5）LED等结构简单，使用方便，抗震性能好。工作代言价在6V-12V之间正常工作，工作电压范围宽。
三、氙灯
氙气灯，英文简称是HID。氙气灯汽车前照灯则是采用高强度放电（High Intensity Discharge—HID）光源。具体说来，汽车前照灯中应用的是35瓦小功率金属卤化物灯。在汽车前照灯中采用比卤钨光源更亮、寿命更长的HID光源。它所发生的光照亮度是普通卤素灯的两倍，而能耗仅为其三分之二，使用寿命可达普通卤素等的十倍。氙气灯极大地增加了驾驶的安全性与舒适性，还有助于缓减人们夜间行驶的紧张与疲劳。驾车者可在第一时间内发现危险，从而获得足够的反应时间，很大程度减少了夜间事故发生率。从市场上看，氙气前照灯将会成为市场的主流。
氙气灯优点：1）省电。一般车厂的卤素大灯大都需要耗费600W上下的电力，而有些品牌的HID气体放电大灯在安定器的稳定动作下，平均只需35W的电力来供应氙气灯泡发光，至于省下的电力，就等于间接剩下了油钱；2）超亮度；3）氙气灯发射的光通量是卤素灯的2倍以上，同事电能转化为光能的效率也比卤素灯提高70%。氙气灯可以输出高达3200Lumen的亮度；4）色温舒适度高。HID灯可以制造出4000K左右的色温光，是接近正午日光的颜色，人眼的接受度及舒适度最高。这样的灯光用在车辆的夜间照明上，可以有效减少驾驶人的视觉疲劳，对于驾车安全性也间接有所助益5）寿命长。由于氙气灯没有灯丝，因此就不会产生因灯丝断而报废的问题，使用寿命比卤素灯长得多，据介绍氙气灯使用寿命相当于汽车平均使用周期内的全部运行时间。就算品质再高的卤素灯泡，最多也只能连续使用400小时；而利用气体发光的氙气灯泡，最少都有2500小时的使用寿命，也就是说在正常用车条件下，一组HID气体放电灯足够用上6年多；6）安全。不会因为泡水或者有水气因素而产生爆裂。发生事故时，高压包内的感知电路能立刻把高压电切断，以保护人员安全。高绝缘性的电线以及防电磁干扰设计使用户高枕无忧。
四、智能化汽车照明系统
随着科学技术的发展，全世界汽车工业的研发部门都在努力开发智能化的辅助驾驶系统，以减轻驾驶员的负担，并进一步提高汽车行驶的安全性和舒适度。在汽车照明方面，人们也在开发智能的汽车照明系统。智能化的汽车照明系统又称适应性的照明系统，它包括自适应前照灯系统AFS、改进的的信号照明和车内照明控制三部分。其中最重要的是AFS，下面对它做些介绍。适应性的前方照明系统AFS是EUREKA的1403号项目，欧洲的汽车公司、车灯公司和光源公司共同承担了这个项目，美国和日本的一些公司也参与了此一项目。AFS具有弯道照明BL、高速公路照明ML/乡间照明CL/城镇照明TL和恶劣天气照明AL等功能。在城区驾驶时路面情况复杂，因而光形较宽，又由于车速不快，因而照射的距离不要很远。在高速公路，车速快，因而ML光束照射得远。在弯道处，BL应该给弯道以良好的照明。例如，速度传感器，方向盘角度传感器，车身倾斜度传感器以及降水量信息和照明器件状态传感器等。此外，全球定位系统GPS/数字地图和照相机成像处理系统也开始试验用于信息采集。根据采集来的信息AFS给驱动器发出指令，将照明系统调节到所需要的状态。以弯道照明BL为例，车前方道路的曲率半径是关键的信息。比较简单而经济的确定车前方路面弯曲情况的方法是采用速度传感器、方向盘角度传感器。从两边车轮速度的差异也可以得到有关的信息。由于BL比较容易实现，因而有望首先得到实用。到目前为止，ML、CL和TL状态的确定主要还是根据汽车的平均速度的信息。当然GPS和数字地图的结合也是很好的手段，但是花费较大。至于对恶劣天气照明AL，降雨传感器可以探测到降落在汽车挡风玻璃上的雨滴，表明驾驶员视见度降低，而将AFS车灯照明转到AL状态。但是对雾天的情况的AL比较困难，只有真实的视见度传感器才能探测得到。一个可行的方法是照相机成像处理系统，它能测量出由于可见度的减少而造成的对比度的减少。采用AFS后，即使在各种复杂和困难的情况下，汽车都能自动地提供最佳的照明。这样驾驶人员能有更多的时间和精力正确地判断驾驶的情况并及时采取合适的措施，从而在很大程度上排除了现存的某些危险，使安全、舒适地行车真正成为可能。
参考文献：刘鸿健 闵兰 汽车电子电工技术【M】 北京：化工出版社2009
余志生 汽车理论【M】 北京：机械工业出版社 2009.3