一种新型低眩光氙气金卤灯车前灯设计[1]

广东雪莱特光电科技股份有限公司

 

摘    要：论述了市售的用作车前灯的氙气金卤灯产生大量眩光的机理，提出了一种大比例减少眩光的新车灯结构设计，给出了二者的实测数据及对比。

 

关键词：车前灯、氙气金卤灯、眩光

 

 

　　目前市售车用氙气金卤灯多为按菲利浦专利设计[1][2][3][4][5][6][7]。这种灯俗称氙气大灯、前大灯、HID灯等。由于其相对于传统卤钨灯的诸多优点而倍受欢迎并日益普及，其最主要的优点可由下表数据明证与卤钨灯相比氙气金卤灯以十倍的寿命、一半的功率、发出三倍的光通。日本的统计还表明，这种高强度放电车灯的采用已使夜间行车的事故率明显下降。这样明显的优势使之以如此之快的速度取代传统卤钨灯是可以理解的。

 

 

 

 

 

 

　　Philips的这种灯结构是一个非常成功的设计，其标准结构示如图1。其电弧管的等效内径小于4mm，这样小的电弧管尺寸竟然达到90 lm/w以上甚至超过100 lm/w的光效。而且寿命能达3000-4000小时，这是设计上的成功、也是靠极严格的材料配方和极其精湛、严格的处理工艺保证的。虽然目前市售车用氙气金卤灯的质量普遍低劣、但这不是设计的错误，是粗劣的工艺技术所致。

 

　　在以氙气金卤灯广泛取代卤钨灯的同时发现这种灯用于车前灯照明时出现了一个明显问题就是眩光太强，这影响迎面而来的车辆驾驶者的视觉，并影响行车安全。某些地区的交通管理部门为此对此采取各种限制，例如不允许车辆将卤钨灯改装为氙气金卤灯或不允许将这种高效长寿命灯用作远光照明等。

 

       不少车灯专家认为氙气金卤灯太亮，因此必然产生大量眩光，眩光是这种灯与生俱来有必然产物，要用其优点就得容忍其缺点。事实证明这种看法并不全面。

 

 

　　按Philips专利生产的氙气金卤灯，其外罩壳采用直筒状石英管,专利并规定外壳与电弧管之间的距离在0.5-2㎜之间（实际尺寸在0.5mm左右）。由于电弧管管壳与外罩壳并非平行，电弧管幅向发出的光在到达外罩壳时因入射角i≠0而将产生反射和折射。斜入射光束在介质表面反射和折射的情况示如图2。一束以i角入射的光经玻璃反射、折射后将转化为以i角反射并沿A方向衰减的反射光带和以i′角出射同样是沿A方向衰减的透射光带。

 

　　推理到氙气金卤灯中，由图3可见对于直管形外罩壳灯、只有从电弧管中心部位辐射、方向处在通过该中心并与灯轴垂直的平面S内的光才会不径反射直接辐射出去。所有辐射方向与该平面不重合的光均将成为偏离原辐射地点并沿电弧管二端颈体向四周辐射并向二端伸延的杂散光。可见通常应为灯具收集的如图1所示的2α立体角（110°）内的光并不能全部进入光束向前投射，其中由于外罩壳折射、反射而向二端散射的光将加入到2α角以外，即以灯轴为轴的35°锥角以内的无效辐射光中。此外外壳的石英壁、电弧管二端的收缩颈体均将形成光导管将光导向二端并辐射出去。上述所有杂散光中的1/4以上将成为向前上方辐射的眩光。这是此种光源产生较强眩光的原因。