第五章照明与信号ppt课件

第 5 章 汽车照明信号系统学习目标学习目标n 了解音响信号；n 理解汽车照明系统、信号系统电路原理；n 掌握前照灯的结构和电路原理；n4.掌握热丝式闪光器和电子式闪光器原理。第 5 章 汽车照明信号系统5.1 汽车照明灯概述 汽车照明灯是汽车夜间行驶必不可少的照明设备，为了提高汽车的行驶速度确保夜间行车的安全，汽车上装有多种照明设备。汽车照明灯根据安装位置和用途不同，一般可分为：外部照明装置、内部照明装置。汽车照明灯的种类、特点及用途见表5.1。表5.1 汽车照明灯的种类、特点及用途 种类 外照明灯 内照明灯 前照灯 雾灯 牌照灯 顶灯 仪表灯 行李箱灯 工作时的特点白色常亮远近光变化 黄色或白色单丝常亮 白色常亮 白色常亮 白色常亮 白色常亮 用途 为驾驶员安全行车提供保障 雨雪雾天保证有效照明及提供信号 用于照亮汽车尾部牌照 用于夜间车内照明 用于夜间观察仪表时的照明 用于夜间拿取行李物品时的照明 第 5 章 汽车照明信号系统5.2汽车前照灯 n为了确保夜间行车的安全，前照灯应保证车前有明亮而均匀的照明，使驾驶员能够辩明车前100m或更远内道路上的任何障碍物。n前照灯应具有防炫目的装置，以免夜间会车时，使对方驾驶员目眩而发生事故。n5.2.1汽车前照灯的结构n 汽车前照灯一般由光源灯泡）、n 反光镜、配光镜散光镜三部分组成。n 灯泡 n 目前汽车前照灯所用的灯泡有n 普通灯泡白炽灯泡和卤素灯泡，n 两种灯泡的灯丝均采用熔点高发光 图5.1 前照灯的灯泡n 强的钨制成，如图5.1所示。1、7配光屏 2、4近光灯丝 3、5远光灯丝n 6定焦盘8泡壳 9插片 第 5 章 汽车照明信号系统5.2汽车前照灯 前者灯丝用钨丝制成，玻璃泡内抽出空气，然后充以86的氩气和约14的氮气的混合惰性气体以减少钨丝受热蒸发，延长其使用寿命，灯丝制成紧密的螺旋状。灯泡在长期使用后发黑，表明灯丝的损耗依然存在，因此并不能阻止钨丝的蒸发。后者是在惰性气体中加入了一定量的卤族元素如碘、溴），使得从灯丝上蒸发出来的气态钨与卤族元素反应生成了一种挥发性的卤化钨，在扩散到灯丝附近的高温区域后又受热分解，使钨重新回到灯丝上，如此循环防止了钨的蒸发和灯泡黑化的现象。白炽灯泡发光效率一般为812 lm/W，卤素灯泡发光效率可达1820 lm/W，比白炽灯泡高20以上。由于卤钨灯泡体积小、耐高温、发光强度高、使用寿命长，故而目前得到广泛的应用。第 5 章 汽车照明信号系统5.2汽车前照灯2.反射镜 反射镜的表面形状呈旋转抛物面，如图5.2所示，一般由0.60.8mm的薄 钢板冲压而成或由玻璃、塑料制成。其内表面镀银、铝或镀铬，然后抛光 处置；目前反射镜内面采用真空镀铝 图5.2 半封闭式前照灯的反射镜 的较多。反射镜的作用是将灯泡的散射 （直射）光反射成平行光束，使 光度大大增强，增强几百倍乃至上 千倍，以保证汽车前方150400m 范围内足够的照明。如图5.3所示。图5.3 反射镜的作用 第 5 章 汽车照明信号系统5.2汽车前照灯配光镜 配光镜又称散光玻璃，由透光玻璃压制而成，是多 块特殊棱镜和透镜的组合，外型一般为圆形和矩形，如图5.4所示。图5.4 配光镜的结构 配光镜的作用是将反射镜 反射出的平行光束进行折射，使车前的路面有良好而均匀的 照明，如图5.5所示。图 5.5 配光镜的作用 第 5 章 汽车照明信号系统5.2汽车前照灯5.2.2前照灯防眩目的措施 采用双丝灯泡 采用带遮光罩的双丝灯泡 采用非对称光形 采用前照灯自动变光器 前照灯是汽车夜间行驶必不可少的照明设备，为了提高汽车夜间行驶的速度，确保行车安全，不少汽车上采用了前照灯电子控制装置，对前照灯进行自动控制。常用的控制装置有：前照灯自动变光器、前照灯状态控制装置、前照灯昏暗自动发光器、前照灯关闭自动延时器等。汽车前照灯自动变光器是一种根据对方车辆灯光的亮度自动变远光为近光或变近光为远光的自动控制装置。它的优点是实现了自动控制，不需要驾驶员操纵，其次是它的体积小，性能稳定可靠，且灵敏度高。在夜间两车相对行驶，当相距150200m时，对方的灯光照射到自动变光器上，就立即自动变远光为近光，从而有效地避免了远光给对方驾驶员带来的眩目，待两车相会后，变光器又自动变近光为远光，汽车即可恢复原来的行驶速度。第 5 章 汽车照明信号系统5.2汽车前照灯 5.2.3前照灯的类型 按照安装数量的不同可分为：两灯制前照灯和四灯制前照灯。前者每 只灯具有远、近光双光束；后者外侧一对灯为远近双光束，内侧一对灯为远光单光束。按照安装方式的不同可分为：外装式前照灯和内装式前照灯。前者整个灯具在汽车上外露安装；后者灯壳嵌装于汽车车身内，装饰圈、配光镜裸露在外。按照灯的配光镜形状不同可分为：圆形、矩形和异形前照灯三类。按照发射的光束类型不同可分为：远光前照灯、近光前照灯和远近光前照灯三类。第 5 章 汽车照明信号系统5.2汽车前照灯 按前照灯光学组件的结构不同，可将其分为以下几种：可拆式前照灯：该灯气密性差，反射镜 易受湿气和尘埃污染而降低反射能力，严重降低 照明效果，目前已很少采用。半封闭式前照灯结构如图5.14所示 封闭式前照灯其结构如图5.15所示 投射式前照灯如图5.16所示 图5.14 半封闭式前照灯 1配光镜 2固定圈 3调整圈 4反射镜 5拉紧弹簧 6灯壳7灯泡 8防尘罩 9调节螺钉 10调整螺母 11胶木插座 12接线片图5.15 封闭式前照灯1配光镜 2反射镜 3插头 4灯丝第 5 章 汽车照明信号系统5.2汽车前照灯 投射式前照灯的反射镜近似于椭圆形状，它具有两个焦点。第一焦点处放置灯泡，第二焦点是由光线形成的，凸形配光镜 聚成第二焦点，再通过配光镜将聚集 的光投射到前方，投射式前照灯所采 用的灯泡为卤钨灯泡。第二焦点附近设有折光板，可遮挡 上半部分光，形成明暗分明的配光。由 于它的这种配光特性，因此也可用于雾 灯。图5.16 投射式前照灯 1-屏幕 2-凸形散光镜 3-遮光镜 4-椭圆反射镜 5-第一焦点F16-第二焦点F2）7-总成 第 5 章 汽车照明信号系统5.2汽车前照灯 5.2.4其他形式的前照灯 高亮度弧光灯 高亮度弧光灯的结构如图5.17所示，这种灯的灯泡里没有灯丝，取而代之的是装在石英管内的两个电极，管内充有氙气及微量金属或金属卤化物）。在电极上加上500012000V电压后，气体开始电离而导电。由气体原子激发到电极间少量水银蒸汽弧光放电，最后转入卤化物弧光灯工作，采用多种气体是为了加快起动。弧光式前照灯由弧光灯组件、电子控制器和升压器三大部分组成。其灯泡的光色和日光灯相似，亮度 是目前卤钨灯泡的2.5倍，寿命是卤 钨灯泡的5倍，灯泡的功率为35W，可节能40%。图5.17 高亮度弧光灯 1-总成 2-透镜 3-弧光灯 4-引燃及稳弧部件 5-遮光板 第 5 章 汽车照明信号系统5.2汽车前照灯 气体放电灯 近年德国宝马公司和波许公司携手研制了一种更新式的前照灯-气体放电灯。气体放电灯是由小型石英灯泡、变压器和电子控制器组成，通过变压器升压到0.5至1.2万伏的高压电，激励小型石英灯泡发亮，其亮度比现在用的卤素灯亮2.5倍，发出的亮光色调与太阳光十分相似，而且气体放电灯发亮并达到规定的工作温度时，功率消耗只有35瓦，比卤素灯低三分之一，非常经济，很适宜用做轿车前照灯。目前一些中高级轿车已经使用这种气体放电灯。氙灯 氙灯，一种含有氙气的新型前大灯，又称高强度放电灯或气体放电灯，英文简称HIDHigh Intensity Discharge Lamp）。目前奔驰E级车、宝马7系列、丰田凌志、本田阿库拉等高挡车都使用了这种新型前大灯。氙灯亮度大，发出的亮光色调与太阳光比较接近，消耗功率低，可靠性高，不受车上电压波动影响。第 5 章 汽车照明信号系统5.2汽车前照灯 LED车灯 现在汽车照明灯已有白炽灯、卤素灯、氙灯等。除了前大灯外，其它灯具例如小灯、指示灯、厢内照明灯等多是采用白炽灯。但近年也流行LED做指示灯，例如刹车指示灯、转向指示灯等。5.2.5 汽车大灯的发展 轿车大灯前照灯有两种功能，一种是照明，一种是装饰。在将来，相信它的主要功能仍将是照明。在今后几年内，大灯的内在结构将发生一次重大的技术革命，灯具将会装上“脑袋变成“聪明的灯，智能化灯光系统将会陆续面市。智能化灯光系统能使汽车大灯随行驶状况的变化而实时变化，将会出现具有1015种不同光束的大灯，相对行驶速度和路面而“随机应变”。例如当方向盘转向时，会有传感器立即探明车辆要转弯，电脑接到信息后立即发指令指挥大灯内的活动组灯，随方向盘的角度变化来更改灯光的投射角度等等。第 5 章 汽车照明信号系统 5.2 其它灯具n停车灯和尾灯n示廓灯n牌照灯n倒车灯n转弯照明灯n内部照明灯第 5 章 汽车照明信号系统5.3 汽车信号灯概述 汽车上除照明灯外，还有用以指示其他车辆或行人的灯光信号标志，这些灯称为信号灯。信号灯也分为外信号灯和内信号灯，外信号灯指转向指示灯、制动灯、尾灯、示廓灯、倒车灯，内信号灯泛指仪表板的指示灯，主要有转向、机油压力、充电、制动、关门提示等仪表指示灯。各种信号灯的特点及用途见表5.2。表5.2信号灯的种类、特点及用途 种类 外信号灯 内信号灯 转向灯 示廓灯 停车灯 制动灯 倒车灯 转向指示灯 其他指示灯 工作时的特点 琥珀色 交替闪亮 白或黄 色常亮 白或红色常亮 红色 常亮 白色 常亮 白色 闪亮 白色 常亮 用途 告知路人或其他车辆将转弯 标志汽车宽度轮廓 标明汽车已经停驶 表示已减速或将停车 告知路人或其他车辆将倒车 提示驾驶员车辆的行驶方向 提示驾驶员车辆的状况 第 5 章 汽车照明信号系统5.4 汽车转向灯及其闪光器 汽车转向灯主要是用来指示车辆的转弯方向，以引起交通民警、行人和其他驾驶员的注意，提高车辆行驶的安全性。另外，汽车转向灯同时闪烁还用做危险警报的指示。汽车转向灯的闪烁是通过闪光器来实现的，通常按照结构的不同和工作原理分为电热丝式、电容式、翼片式、水银式、晶体管式、集成电路式等。过去汽车转向灯闪光器，多采用电热式结构，由于它们工作稳定性差、寿命短、信号灯的亮暗不够明显，因而目前多采用结构简单、体积小、工作稳定、使用寿命长的电子式闪光器即晶体管式和集成电路式两大类。第 5 章 汽车照明信号系统5.4汽车转向灯及其闪光器 5.4.电热丝式闪光器 电热丝式闪光器是利用 镍铬丝的热胀冷缩特性接通 或断开转向灯电路，从而实 现转向信号灯及转向指示灯 的闪烁的。如图所示为 SD56型电热丝式闪光器的结 构与工作原理。电热丝式闪光器 1铁心 2线圈 3固定触点 4活动触点 5镍铬丝 6附加电阻丝 7、8接线柱 9转向开关10左（前、后转向灯11左转向指示灯 12右转向指示灯 13右前、后转向灯 14调节片 第 5 章 汽车照明信号系统5.4 汽车转向灯及其闪光器 5.4.电容式闪光器 电容式闪光器是利用电容器 充、放电延时特性，使继电器 的两个线圈产生的电磁吸力 时而相同叠加，时而相反 削减，从而使继电器产生周期 性开关动作，使得转向信号灯 及指示灯实现闪烁的。如图5.19所示为电容式闪光器的 图5.19 电容式闪光器 结构及工作原理。1触点 2弹簧片 3串联线圈 4并联线圈 5灭弧电阻 6铁心 7电解电容器 8转向灯开关 9左转向信号灯及指示灯 10右转向信号灯及指示灯 11电源开关 第 5 章 汽车照明信号系统5.4汽车转向灯及其闪光器 5.4.翼片式闪光器 翼片式闪光器是利用电流的热效应，以热涨条的热胀冷缩为动力，使翼片产生突变动作，接通和断开触点，使转向信号灯及转向信号指示灯实现闪烁的。如图5.20、图5.21所示分别为直热及旁热翼片弹跳式闪光器工作原理图。图5.20 直热翼片弹跳式闪光器 图5.21 旁热翼片弹跳式闪光器1、8支架 2翼片 3热涨条 4动触点 1热涨条 2电阻丝 3闪光器 4动触点 5静触点 6转向开关 7转向指示灯 5静触点 6翼片 7支架 8转向开关 9转向信号灯 9左转向信号灯及指示灯 10右转向信号灯及指示灯 第 5 章 汽车照明信号系统5.4汽车转向灯及其闪光器5.4.晶体管式闪光器 晶体管闪光器分有触点式和无触点式两种：1触点式晶体管闪光器 2无触点晶体管闪光器图5.23 有触点式晶体管闪光器图 5.25 无触点晶体管闪光器工作原理图 第 5 章 汽车照明信号系统5.4汽车转向灯及其闪光器 5.4.6集成电路闪光器 集成电路闪光器与晶体管闪光器的不同之处就是用集成电路IC取代了晶体管振荡器，这类闪光器也分有触点式和无触点式两种。图5.26为SGF141型有触点式集成电路闪光器。图5.26 有触点式集成电路闪光器工作原理图第 5 章 汽车照明信号系统5.4汽车转向灯及其闪光器图5.27为带有蜂鸣器无触点式集成电路闪光器。图5.27 无触点式集成电路闪光器工作原理图第 5 章 汽车照明信号系统5.5电喇叭 目前汽车上所装用的喇叭多为电喇叭，主要用于警告行人和其他车辆，以引起注意，保证行车安全。喇叭按发音动力有气喇叭和电喇叭之分；按外形有螺旋形、筒形、盆形之分；按声频有高音和低音之分；按接线方式有单线制和双线制之分。气喇叭是利用气流使金属膜片振动产生音响，外形一般为筒形，多用在具有空气制动装置的重型载重汽车上。电喇叭是利用电磁力使金属膜片振动产生音响，其声音悦耳，广泛使用于各种类型的汽车上。电喇叭按有无触点可分为普通电喇叭和电子电喇叭。普通电喇叭主要是靠触点的闭合和断开，控制电磁线圈激励膜片振动而产生音响的；电子电喇叭中无触点，它是利用晶体管电路激励膜片振动产生音响的。在中小型汽车上，由于安装的位置限制，多采用螺旋形利益形电喇叭。盆形电喇叭具有体积小重量轻指向好噪声小等优点。第 5 章 汽车照明信号系统5.5电喇叭5.5.1汽车电喇叭的 结构及工作原理 筒形、螺旋形电喇叭 筒形、螺旋形电喇叭的构造如图5.28所示。其主要机件由山形铁心、线圈、衔铁、膜片、共鸣板、扬声筒、触点以及电容器等。膜片和共鸣板借中心杆与衔铁、调整螺母、锁紧螺母联成一体。通过线圈的通断使得膜片不断振动，从而发出一定音调的音波，由扬声筒加强后传出。图5.28 筒形、螺旋形电喇叭 1扬声器 2共鸣板 3膜片 4底板 5山形铁心 6线螺柱 7、13调整螺钉 8、14锁紧螺母9弹簧片10衔铁 11线圈 12锁紧螺母 15中心杆 16触点17电容器 18导线19接线柱 20按钮 第 5 章 汽车照明信号系统5.5电喇叭 盆形电喇叭 盆形电喇叭工作原理与筒形、螺旋形电喇叭相同，都是通过控 制线圈的开闭使得膜片振动引起 共鸣板共鸣来发声的。只不过盆 形电喇叭的发声效果更好些，在 没有扬声筒的情况下，仍能够 发出较大的声响。其结构特点如图5.29所示。图5.29 盆形电喇叭 1下铁心 2线圈 3上铁心 4膜片 5共鸣板 6衔铁 7触点 8调整螺母 9铁心 10按钮 11锁紧螺母 第 5 章 汽车照明信号系统5.5电喇叭 电子电喇叭 图5.30为盆形电子电喇叭的结构，其电路如图5.31所示。图5.30 盆形电子电喇叭的结构 图5.31 WDL120G型电子电喇叭电路1罩盖 2共鸣板 3绝缘膜片 4上衔铁 R1100 R2470 D2C Z VD478B 5绝缘垫圈 6喇叭体 7线圈8下衔铁 9锁紧螺母 10调节螺钉 11托架 12导线 由于晶体三极管取代了触点，避免了触点烧蚀等故障的产生，使得电喇叭的工作性能更为可靠。第 5 章 汽车照明信号系统5.5电喇叭 5.5.2喇叭继电器 为了得到更加悦耳的声音，在汽车 上常装有两个不同音调高、低音的 喇叭。其中高音喇叭膜片厚，扬声简短，低音喇叭则相反。有时甚至用三个高、中、低不同音调的喇叭。装用单只喇 叭时，喇叭电流是直接由按钮控制的，按钮大多装在转向盘的中心。当汽车装 用双喇叭时，因为消耗电流较大喇叭 继电器15A20 A），用按钮直接控制时，按钮容易烧坏。为了避免这个缺点，采用 图5.32 喇叭继电器 喇叭继电器，其构造和接线方法如图5.32 1一触点臂 2一线圈 3一按钮 所示。4一蓄电池 5一触点 6一喇叭 第 5 章 汽车照明信号系统5.5 电喇叭 5.5.3电喇叭的发展 随着科技的不断发展，一种新型喇叭“环保喇叭问世了，它采用语言压缩技术，由集成电路制成，是一种结构简单、制作容易，耗能少、无噪声污染、低分贝、声音轻细柔和、音质悦耳动听，门铃式发音装置。“环保喇叭不需要更改汽车线路设备，直接并联到警示灯上。只要按下警示灯开关，就有声音、灯光双重提示，既完善了汽车警示功能，又解决了城市禁鸣喇叭的难题。第 5 章 汽车照明信号系统5.6 汽车报警装置 为了指示汽车某系统的工作状况、引起车外行人及车辆或本驾驶员的注意，保证行车安全，防止事故发生所设置的灯光或声音信号装置称为报警装置。一般分为对内车辆驾驶员和对外行人及其他车辆两类报警装置。对内报警通常由报警灯和报警开关组成，当被监测的系统或总成不正常时，开关自动接通而使指示灯发亮，用以提醒驾驶员注意。如机油压力报警灯、车门未关好报警、制动液压不足指示灯、燃油不足报警灯、发动机故障指示灯、变速器故障指示灯、制动系统故障报警、防盗报警等。对外报警装置通常有危险报警闪光装置、转向蜂鸣器、倒车报警蜂鸣器、汽车防撞报警、座椅安全带报警、前照灯未关及点火钥匙未拔报警系统等。一般都带有声音信号或同时有灯光信号。