其中,DlS, D2S, DIR, D2R为有汞型气体放电灯,WS, D4S, MR, D4R为无汞型气体放电灯。
2.4.2 LED光源
LED灯具中,光源可以是LED阵列、LED模块或LED灯,具体定义如下。
1) LED阵列既不包括电源,.也不包括标准灯头,也不能与分支电路直接连接。如图4所示。
2) LED模块不含有电源,不能与分支电路直接连接。如图5所示。
3)非整体式LED灯需要通过灯具中的灯座才能与分支电路连接。如图6所示。
3灯具设计
3.1确定灯光组结构
灯光组是由配光镜、反光镜和灯泡组成的。灯光组的结构可分为配光镜配光式前照灯、多反射面配光式前照灯、投影式前照灯等。
3.1.1配光镜配光式前照灯
配光镜是将反光镜反射后的光束向所需要的方向聚光或扩散,以达到希望的配光效果。在配光镜上的各棱镜是一个一个地计算出来的聚光镜单元,通过它们的组合设计最终得到所要求的照度值和光形。
前照灯配光镜所用的材料应该是透明度高,能够形成正确配光单元的高品质的材料。因为汽车前照灯配光镜总是受到外部环境的影响,所以要求它长期受到日晒不老化、不变色,并具有一定的强度和耐擦伤性、耐腐蚀性和耐候性等。
为了满足上述要求,过去前照灯配光镜都是用高纯度的无机玻璃制成,现在已大量采用不饱和聚醋热塑性有机材料制成。为了增加其表面的耐磨性,在配光镜的外表面需涂敷硅醋类保护层。这种有机材料配光镜的特点是设计自由度大,成型工艺也不像无机玻璃配光镜成型那样受到制约,对异型前照灯配光镜的设计和制造都有利。
用这种有机玻璃制成的配光镜可大幅度地减轻质量,大量生产的配光镜有机材料比重约是无机玻璃的50%,配光镜的厚度也减薄了50%左右,相同设计的配光镜质量约减轻到1/31/4。尺寸越大的配光镜,这种优越性就越明显。
这种配光镜配光式前照灯的反光镜一般使用薄钢板冲压或热固性塑料注塑制成,并在其工作表面蒸发涂敷一层铝反光膜,为了防止铝膜受热后挥发和增加其表面抗划伤硬度,还需在铝膜表面涂敷一层二氧化硅保护膜。
为了改善汽车前照灯近光的照明效果,目前多采用加大反光镜尺寸,特别是反光镜的横向尺寸。经实际测试表明:如果汽车前照灯反光镜的横向尺寸由130 mm增大到260 mm,汽车前方50m偏右侧的照度值可增加一倍。同时也大大增加了前照灯的照明宽度,这对汽车夜间行驶的安全性极为重要。
同样横向尺寸的反光镜,由于焦点位置不同,反光镜的效果也不同。焦距尺寸小的反光镜做成的前照灯可以提高地面和侧面的照度,这对汽车行驶弯路或转弯行驶时是非常有利的。但焦距小的反光镜需将前照灯总成做得很深,这会给整车布置带来一定的困难,并且也给反光镜的生产增加了难度。
目前,这种设计方式的前照灯已很少使用。
3.1.2多反射面配光式前照灯
多反射面配光式前照灯,其配光是由改变反光镜上各个小的曲面单元灯光反射方向来达到配光性能要求,而配光镜变成了透明灯罩,不再承担配光功能。反光镜将光源发出的光通量反射到灯具照明的方向,将灯泡向空间发出的照射到反光镜上的光通量,从开口部分集中照射出来,以增大照明方向的灯光强度。多反射面配光式前照灯如图7所示。
3.1.3投影式前照灯
投影式前照灯也称为复合椭圆面反光镜前照灯系统。它主要由多椭圆面反光镜、像屏、物镜及光源组成。多椭圆面反光镜是通过计算机辅助设计计算求得的。光源经过它反射后,不用配光镜就能达到法规要求的光形,像屏可以精确控制配光性能中所要求的明暗截止线,再经过高精度的物镜折射,最终获得高清晰度的光形,很好地达到法规要求的配光性能。
这种前照灯多采用发光效率较高的卤素灯泡做光源。投影式前照灯与普通反射式前照灯比较,它具有利用光学镜像原理改进照明特性的优点。同时,这种前照灯的体积通常可做到紧凑小型。投影式前照灯如图7所示。
3.1.4 LED汽车灯具
LED汽车灯具是另一种特殊的汽车灯具,在电气设计时,应考虑灯具要使用LED特性、数量、灯具的安装地点,以及电气安全、恒流驱动、抗扰度和EMI,选择或设计合适的LED驱动电源。
LED驱动电源参数应考虑与内部元器件工作温度相关的测温点与温度、驱动方式(恒压型、恒流型或恒压恒流混合型)、功率因数、输出电流和输出电压的稳定性、单一功率负载或功率范围负载、能效等级等。如果LED灯具是独立式安装,则其外壳防护等级、浪涌等特性要求也是重要参数。
驱动电源与LED模组的电气连接也是LED灯具电气系统的重要组成部分,应充分考虑这些电气连接的安全性,包括应采用标准的连接件、充分绝缘、防触电保护等。
LED汽车灯具必须满足电磁兼容特性,PCB设计初期应考虑到材料的选择、工序的设计等影响因素。
LED光源应用于汽车前照灯需要解决以下几个问题。