5 Lighting Equipment
Lighting units in vehicles are used for different purposed:
1) Front lights
2) Tail lights
3) Indicator lights
4) Main brake lights
5) Additional brake lights
6) Fog headlight
7) Fog taillights
8) Limiting and outlining lights
9) License plate light
10) Backing-up light
11) Parking lights
12) Daytime driving lights
In the following section only the front lights are dealt with.
With the design of the headlight systems, the conflicting aims - range of vision and safety have to be considered. For the achievement of larger ranges of vision, long- range headlights having a high luminous intensity and a sufficient dispersion on the side and elevation are used; the optical demands being rather small. Further, the low beam must be so designed as to avoid dazzling the driver of the oncoming vehicle. The legislation prescribes a minimum and maximum lighting power, depending on the lit zone in front of the vehicle.
A characteristic for the asymmetrical low beam headlight is the definition of a light-dark boundary. For the right-hand traffic it runs horizontal to the left away from the vehicle axis and to the right it rises at an angle of 15°. In the longitudinal direction of the vehicle, the light-dark boundary with reference to the headlight center, moves downward, lowered by 1%, i. e. around 25cm over a distance of 25m.
Above the light-dark boundary is the area of glare. The intensity of light from low beam should not amount to more than 1lx, 25m in front of the vehicle. Within the area of oncoming traffic, this limit value amounts to only 0.6lx. Below the light-dark boundary, a high intensity of light is desired.
Apart from the lighting power, the number and the location of headlights is also prescribed by the law. For example, the headlight low beam in multi-track vehicles requires at least two lights. For the high beam at least two, but at the most four headlights are allowed.
A headlight usually consists of the following essential components:
1) Reflector
2) Lighting unit
3) Housing
4) Covering frame
5) Cover plate
6) Bulb holder
Headlights can basically be differentiated into Reflection systems and Projection systems. In reflection systems the light is distributed by reflectors onto the road. In projection systems a beam of light is projected onto the road by a lens.
5.1 Reflectors
There are four different headlight systems, and these differ due to the form of their reflectors: Paraboloid Headlight, DE Headlight, Super DE Headlight and FF Headlight.
5.1.1 Paraboloid headlights
In the paraboloid headlights the reflector surface forms a paraboloid, i. e. a parabola turned around its axis, in such a way that the light radiated upward is reflected downward by the reflector, about the Z-axis, onto the road. Hence the light is almost parallel up to the point of divergence of the light beam and depending on the size and position of the filament of the lamp. In the headlight low beam a screen ensures the fact that light is radiated only from the upper half of the reflector thus preventing a dazzle to the oncoming traffic. The paraboloid headlight operates on the principle of reflection.
Optical elements in the headlight glass cause the distribution of the light, so as to fulfill the legal demands. Cylindrically shaped profiles that are placed perpendicularly cause a horizontal distribution of the light. Prismatic structures located higher in the optical axis disperse the light upwards.
With an increasing size of the reflector the effect of the headlight low beam improves. A construction that is as large as possible results in a large geometric range, but this is however not always possible due to aerodynamic reasons.
The illuminated field is also influenced by the focal length of the reflector. Smaller focal lengths produce broader light beams with a better front and side lighting.
Due to a larger reflector surface better results can be attained for the high beam in rectangular Paraboloid headlights than with circular designs.
5.1.2 DE headlights
The reflector DE headlight has the form of a three-axis ellipsoid (DE). The reflector reflects the light onto the focal point of a lens that projects the light, parallel and onto the road. The outline of the screen behind the lens is projected as the light-dark boundary onto the road. The DE Headlight is based on the principle of projection.
The projection system is very well suited for a deeper penetration during fog, because it can produce very sharp light-dark boundaries. However with the headlight low beam, soft and small proportions of scattered light are desired so that road signs (which are placed at a height above the road surface) are visible.
The DE headlight is advantageous when compared to the paraboloid headlight owing to a better lighting performance in the low beam and also requires a smaller mounting space. Long-range headlights however offer no significant advantages.
The variation parameters for adjustment of the lighting characteristics are:
1) Size and relation of the focal lengths and axes.
2) Position of the glowing filament in the reflector.
3) Size and focal length of the lens.
4) Optics of the headlight glass.
5.1.3 Super DE headlights
Super DE headlights are projection headlights, whose reflector surfaces cannot be described by basic mathematical forms, but are formed freely in space. The free spaces are arranged in such a way that the light distribution is no more regulated by a screen but can contribute almost the entire light generated towards lighting. For the design of the reflector surfaces special computation methods are necessary. With the same mounting space the luminous efficiency of super DE headlights is clearly higher compared to
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5照明设备
车辆照明装置用于不同的目的：
1) 前灯
2) 尾灯
3) 指示灯
4) 主刹车灯
5) 附加刹车灯
6) 前雾灯
7) 后雾灯
8) 示廓灯
9) 牌照灯
10) 倒车灯
11) 驻车灯
12) 日间行车灯
在以下部分中只处理前灯。
在设计前大灯系统时，必须考虑到视野和安全性这两个冲突对象。为了实现更大范围的视野，需要使用具有高发光强度和在侧面和仰角上有充足色散的长距离头灯; 而光学要求则相当小。此外，近光灯的设计必须避免对迎面而来的车辆的驾驶员造成眩目。根据车辆前面的点亮区域，立法规定了最小和最大照明功率。
不对称的近光前照灯的特征是明暗边界的定义。对于右侧行车，前照灯的明暗分界线水平地向车辆轴线左侧延展，而同时以15°的升角向轴线右侧延展。在车辆的纵向方向，明暗边界根据前大灯中心向下移动了1%，即在25米的距离上大约移动了25厘米。
在明暗边界之上是眩光的区域。来自近光灯的光强度不应大于1lx，距离不应超过车辆前方25m。 在迎面而来的交通区域内，这个限制值只有0.6lx。 在明暗边界下方需要高强度的光。
除了照明功率外，法律规定了前大灯的数量和位置。例如，多轨车辆的前大灯近光灯至少需要两个。对于远光灯至少有两个，但也只允许最多有四个头灯。
头灯通常由以下基本部件组成：
1) 反光镜
2) 照明设备
3) 外壳
4) 覆盖框架
5) 盖板
6) 灯座
前大灯基本上可以分为反射系统和投影系统。在反射系统中，光被反射镜分散到道路上。在投影系统中，光束通过透镜投射到道路上。
5.1反射镜
有四种不同的大灯系统，这些不同之处在于其反射镜的形式：抛物面大灯，DE大灯，超级DE大灯和FF大灯。
5.1.1抛物面大灯
在抛物面大灯中，反射镜表面形成抛物面。抛物线绕其轴转动，使得向上辐射的光被反射镜向下反射，绕Z轴反射到道路上。因此，灯光在到达光束的发散点前几乎是平行的，而且它依赖于灯丝的尺寸和位置。在大灯中，近光灯屏幕确保了仅从反射镜的上半部分辐射光，从而防止对迎面而来的车辆造成眩目。抛物面大灯以反射作为其原则。
前灯玻璃中的光学元件决定光的分布，从而满足法律要求。垂直放置的圆柱形断面造成灯光水平分布，而位于光轴更高处的棱镜结构使灯光向上散射。
随着反射镜尺寸的增加，前照灯近光灯的效果提高。尽可能大的结构导致大的几何范围，但是由于空气动力学原因，这并不总是可能的。
照明范围也受到反射镜焦距的影响。 较小的焦距产生更广阔的光束，具有更好的前侧和侧面照明。
由于有较大的反射镜表面，所以与圆形设计相比，矩形抛物面大灯中的远光灯可以获得更好的结果。
5.1.2二重椭圆面前照灯
二重椭圆面前照灯的反射镜具有三轴椭圆体的形式。反射镜将光反射到透镜的焦点上，该透镜将光线平行投射到道路上。透镜后面的屏幕轮廓作为明暗边界被投射到道路上。二重椭圆面大灯是基于投影的原理。
投影系统有更深的穿透能力非常适合在雾天使用，因为它可以产生非常清晰的明暗分界线。然而，对于大灯近光灯，需要柔软和小比例的散射光，使得驾驶员可以看到道路标志（其位于路面上方的高度）。
由于近光灯具有更好的照明性能并且需要的安装空间较小，因此与抛物面大灯相比，二重椭圆面前照灯是有优势的。然而其在远光灯方面没有显著的优势。
用于调整照明特性的变化参数为：
1) 焦距和轴的尺寸和关系。
2) 发光灯丝在反射镜中的位置。
3) 透镜的尺寸和焦距。
4) 前照灯玻璃的光学器件。
5.1.3超级二重椭圆面前照灯
超级DE前大灯是投影头灯，其反射镜表面不能用基本数学形式描述，而是在空间中自由形成的。自由空间以这样的方式布置，使得光的分布不再受屏幕控制，而是可以几乎让全部的光都对照明做出贡献。对于反射镜表面的设计，需要特殊的计算方法。在相同的安装空间下，超级DE前大灯的发光效率明显高于普通的DE大灯。
5.1.4自由式前照灯
自由式（FF）前大灯在空间内同样具有自由形成的反光镜。这种类型的大灯以反射作为其工作原理。由于其反射镜的设计，对于近光灯来说就不再需要屏幕了。
反射镜所采取的布置方式使得反射镜各个区域在每种情况下都具有一定的功能。
5.1.5不同类型前照灯的比较
为了比较不同的大灯系统，我们用直径为120mm的圆形抛物面头灯作为参照来判断相对照明功率。对于尺寸较小的大灯，椭圆体头灯具有明显的优势，因为它们的照明功率与前灯的尺寸是各自独立的。然而，如果有足够的安装空间，我们可以发现起始直径约为170mm的自由式前大灯具有更好的性能。
前照灯评估的另一个标准是照明宽度。这是光密度下降1lx的距离。与椭圆体头灯相比，自由式前照灯不具有较高的照明宽度，而正面照明则是不相上下的。这两个系统显然比传统的抛物面大灯有更高的效率。
照明系统
照明系统为外部和内部的灯光提供电力。它包括前大灯、驻车灯、标志灯、尾灯、转向信号灯、危险警示灯、倒车灯、刹车灯、门控车室照明灯、圆顶/地图灯、仪表照明或仪表灯、教练灯（如果配备）、大灯开关和各种其他控制开关。其他灯具，如化妆镜灯、发动机舱灯、手套箱灯和卡车车厢灯，则用于部分车辆，它们也是照明系统的一部分。
前照灯
前照灯安装在车辆的前方，以便在低能见度期间（如黑夜或雨天）照亮前方的道路。大灯设计和结构受到技术和安全规定变化的影响。在过去，所有的汽车都有两个或四个圆形或长方形的头灯。现在头灯是车辆整体设计中必不可少的一部分。
前照灯系统必须提供近光灯和远光灯。近光灯和远光灯在车辆两侧都有两个单独的灯，或者在两侧各自只有一个可以同时具备近光和远光的灯。仅当其他车辆在车辆前方或从相反方向接近时才使用近光灯。近光灯被设计成在车辆前面提供足够的照明，其中一些光扩散到该前照灯的侧面。但是他们也将尽量减少可能照射到其他司机眼睛的光线，这些光线可能会使他们暂时失明。近光灯通常被称为“倾斜”光束，因为它们的光的角度比远光灯更低且更靠近右侧。近光灯从直线方向偏离0.5度到3度向下和向右偏移。
当附近没有其他的车辆并且需要额外的照明时应使用远光灯。远光灯被设计成将光束平行于道路表面照射尽可能多的道路。这意味着光束能够直接照射到即将迎面而来的司机的眼睛，对他们暂时造成炫目。
封闭式前照灯
直到最近，所有的车辆都拥有了封闭式前照灯。封闭式前照灯是具有灯丝、反射镜和透镜的气密组件。弯曲的反射镜由气化的铝所喷涂，并且灯的内部通常充满氩气。反射镜加强由灯丝产生的光，并且透镜引导光以形成宽的平坦光束。为了引导光束，玻璃透镜的表面具有凹形棱镜。
近光灯和远光灯丝被放置在封闭式大灯内的稍微不同的位置。灯丝的位置确定光线如何通过灯泡的透镜。这反过来又决定了光束的方向。在双灯丝灯中，位置稍低的灯丝用于远光灯，位置稍高的灯丝用于近光灯。
识别封闭式前照灯有各种不同的方法，如＃1，＃2以及模塑在前灯透镜前部的“卤素”或“H”标记。A型＃1只是远光灯，有两个电气端子。类型＃2具有近光灯和远光灯以及三个端子。当＃2型切换到近光灯时，只有其中一根灯丝点亮。当选择远光灯时，除了近光灯的灯丝点亮第二根灯丝也会发光。
当有四个头灯（每侧两个）时，当选择远光灯时，＃1灯的单根灯丝以及＃2灯泡的两根灯丝都会点亮。H1和H2石英卤素灯泡是最常用的封闭式前照灯。
卤素大灯
卤素前照灯是一种充满着装入钨丝的卤素的玻璃灯。钨与卤素组合（也称为石英卤素）增强了钨丝发射的光。换句话说，当考虑用于产生光的瓦特时，钨卤素灯比其他灯发射更多的流明。你可能还记得，流明是对源发射的可见光总量的简单测量。卤素封闭式前大灯比常规灯泡多提供约25％的照明。
组合前照灯
今天大部分的车辆都有使用可更换灯泡的卤素头灯系统。1983年可更换的卤素灯泡在美国被允许使用并且迅速普及。组合头灯允许制造商生产任何他们想要的头灯透镜。这提高了空气动力学、燃油经济性和车辆造型。
灯泡插入组合头灯的外壳。由于卤素的存在，灯丝能承受高温。因此，灯丝可以在更高的温度下工作，并且可以燃烧得更亮。
组合头灯外壳经常被打开以释放由灯泡发出的一些热量。通风孔允许在透镜组件内部收集冷凝物。冷凝不是问题，且不影响大灯操作。当头灯打开时，卤素灯泡产生的热量会迅速消散冷凝。福特使用集成的非通风组合大灯。在这些车辆上，冷凝被认为是不正常的。应更换其组装。
高强度放电前照灯
高强度放电（HID）或氙气大灯通过在灯泡内的两个电极上产生并保持电弧而产生光。电弧激发灯泡内的气体和盐。这允许电弧持续发光。这些灯可以通过它们的微蓝光束来识别。由于灯泡的内部充满了与汞或铋混合的氙气，它们会发出这种有色光。结果是比其他灯泡更接近自然的白天的光线。
灯具使用交流电压，并且需要至少30000伏特来跳过电极之间的间隙。一旦电压桥接了间隙，只需要大约80伏特来保持电流流过间隙。
每个HID组件包括灯，镇流器单元和起动器（点火器）。点火器可以是灯泡组件的一部分或外部安装。镇流器单元包括DC到AC的转换器和用于调节电压的ECU，使灯可以进行逐渐预热，并且当需要时允许立即重启。控制单元还监控系统。如果它检测到故障灯，则会关闭灯泡的电源，以消除杂散、高电压的危险情况。
当大灯开启时，大灯需要大约15秒钟达到最大强度。然而，在点火期间，这些大灯提供足够的光线用于安全驾驶。
氙气大灯照亮车辆前部和侧面的区域，其光束比卤素前照灯产生的光线更亮（两倍强度）并且更加一致，以使夜间驾驶更安全。这些灯的光输出允许前照灯组件更小更轻。氙气灯也会产生明显较少的热量，因为它们使用的功率大约减少三分之二，而且将比传统灯具寿命长两三倍。
双氙气大灯
一些车辆有双氙气大灯，为近光和远光提供氙气灯。这些也可以配备卤素灯，其依赖于物理地阻挡由电弧发射的整个光束的一部分的步进电机或电磁控制的屏蔽板或遮板。当驾驶员选择远光时，遮板反应并允许前灯投射完整的，无障碍的光束。
圆柱形外壳
为了提供更精确的光束图形，许多制造商正在使用具有圆柱形灯泡外壳的前照灯组件。这些外壳是投影式前照灯的主要部件，通常用于高强度放电头灯。基本上是将光束从圆柱中射出。圆柱体的目的是通过透镜投影光束，光线向前照射而不会发生太多散射。
LED前照灯
目前在一些车辆上应用的是LED前大灯。单个LED不能产生足够的光作为前照灯。需要十到二十个LED用于充足的前方照明。有很多使用LED前照灯的原因：
1) LED灯的工作不需要真空灯泡或者高压电。
2) 基于LED的照明光源的能量比传统照明光源要低40％。这提高了车辆的燃油经济性。
3) LED灯可以提供比氙气灯更白的光。
4) 原型LED大灯在近光模式下实现了1000流明的输出; 这与氙气大灯相同。
5) LED是无汞的，使得它们与一些HID /氙气系统相比更加环保。
6) LED的平均使用寿命是车辆本身的两倍。这意味着前照灯可能永远不需要更换。
7) LED耐冲击和振动。
8) LED大灯降低了迎面而来的驾驶员的眩光感。
9) 基于LED的前大灯比其他设计薄55％，为设计者提供了更多的灵活性和自由度。
将LED技术结合到前大灯中是所有半导体的共同问题，即热量。发动机舱和灯后部的热量可能导致故障。因此，LED需要温度控制，并且必须安装在阻热材料上。LED灯泡散热很少; 事实上，他们的透镜从来没有得到足够的热量来融化雪或冰。因此，必须在灯组件中安装透镜加热器马达。
LED还需要精确的电流控制，这需要复杂的电子电路。尽管有这些障碍，LED大灯可以打开其他与前大灯相关的安全功能的门。可以自动获得满足当前条件的光束。这可以通过改变LED的数量或通过在特定组的LED前面放置特殊透镜来完成。
目前具有LED头灯的车辆依靠几个LED用于近光灯，另外还有几个LED用于远光灯。灯的放置由所需的光图案和灯组件的设计决定。许多组件使用投影灯泡或透镜来引导和瞄准光束。
日间行车灯
许多汽车拥有日间行车灯（DRL），增加了安全性。该系统通常使用远光灯电路。控制电路直接连接到点火开关，以便在车辆运行时使灯亮起。该电路具有将电池电压降低到约6伏特的控制模块。这种电压降低使得远光灯以较小的强度工作并延长了灯泡的使用寿命。当头灯开关移动到HEADLIGHT位置时，DRL电路关闭，前灯以正常的强度和亮度工作。使用驻车制动器也会停用DRL系统，以确保车辆在停车时发动机运转时灯不亮。
LED日间行车灯系统
奥迪推出了LED 日间行车灯作为一个独立的单元。这些灯位于不依赖电阻器的单独电路上，以降低正常的前照灯电压。这意味着更少的能量被浪费，因此车辆的燃料消耗减少。据估计，这些灯消耗的功率比典型的DRL低50％以上。此外，它们使用的空间较小。
辅助灯
只有当车主感觉需要在已有灯光上增强照明亮度时，技术人员才会关注辅助灯。虽然大灯在正常行驶条件下提供足够的道路照明，但有些则需要特殊条件的附加照明，例如在大雾中驾驶。正常的光线不会很好地穿透雾。当一束强烈的光线照射雾时，所有的司机看到都是眩光。为了在雾中提供可穿透的光线，雾灯被设计成在大雾的笼罩下发出一个平坦的宽光束。这就是为什么它们安装得很低，照射得低并且平行于道路。因为雾通常会把
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