形形色色的汽车灯泡

◆文/浙江　裘玉平

随着科学技术的发展，汽车照明技术也随之发生了较大的变化。如今，汽车维修中的换灯泡也成了技术活。不知道汽车灯泡有标称电压区别、灯座、功能等较多类别，稍不注意，换错灯泡，轻则无法安装，重则影响安全烧毁线束。这里仅从原理及结构上介绍目前汽车常用汽车灯泡的类别。

裘玉平

(本刊编委会委员)

高级技师，高级考评员，正高级高级讲师；浙江交通技师学院副院长，全国交通中等职业教育专业带头人，浙江省职业技能鉴定汽车驾驶、修理专业专家委员会副秘书长；主持完成的教材、课题等成果作品在全国性评比中获奖5项；曾荣获浙江省技工院校教研之星、浙江省优秀职业技能鉴定专家、浙江省交通系统283第二层次人才、交通部“吴福-振华”奖、全国交通职业教育优秀带头人、全国教育科研优秀教师等称号。

一、汽车前照灯的灯泡

1.前照灯白炽灯泡

前照灯用白炽灯泡，其内部一般设有两根灯丝，一根为远光灯丝，一根为近光灯丝，功率一般为40W/55W，其灯丝用钨丝制成。为了缩小灯丝的尺寸，常把灯丝制成紧密的螺旋状，这对聚合平行光束是有利的，白炽灯泡的结构如图1所示。由于钨丝受热后会蒸发，将缩短灯泡的使用寿命。因此，制造时要先从玻璃泡内抽出空气，然后充以约86%的氩和约14%的氮的混合惰性气体。在充气灯泡内由于惰性气体受热后膨胀会产生较大的压力，这样可减少钨的蒸发，故能提高警惕灯丝的温度，增强发光效率，从而确保灯泡的使用寿命。

2.卤素灯泡

虽然白炽灯泡的灯丝周围抽成真空并充满了惰性气体，但是灯丝的钨仍然要蒸发，使灯丝损耗。蒸发出来的钨沉积在灯泡玻璃体上，将使灯泡玻璃体发黑。低中档乘用车上广泛使用了卤素灯泡，这种灯泡内的惰性气体中渗有某种卤族元素气体。

卤素灯泡尺寸较小，壳体用耐高温、机械强度较高的石英玻璃和硬玻璃制成。充入惰性气体压力较高，掺入的卤素一般为碘或溴。卤素灯泡是利用卤钨再循环反应原理制成的。卤钨再生反应如图2所示：钨原子容易从炽热的钨丝上蒸发出来。气态钨在小于或等于1 450℃环境下与卤素反应生成了一种挥发性卤化钨。卤化钨扩散漂移到灯丝附近高温区受热分解，分解后的钨重新回到灯丝上。被释放出的卤素继续扩散参与下一轮循环。如此周而复始地循环下去，减轻了灯泡玻璃体的黑化现象。同时，因卤素灯泡工作温度高，灯内工作气压比其他灯泡高得多，因此钨的蒸发也受到了有效的限制。

卤素灯泡光能密度为20Lm/W，在相同功率情况下，卤素灯的亮度是白炽灯的1.5倍，而寿命是白炽灯的2～3倍。色温较低的卤素灯有一个明显的优势，在遇见雨雪、雾霾等低能见度的天气里，卤素光源的穿透力要远远好于色温偏高的氙气光源。

从前照灯的型号来看，前照灯大致分四种：H1、H3、H4、H7、9005(HB3)、9006(HB4)等型号，外形如图3所示。日本车的车灯型号大多为H4；欧洲车的车灯灯泡型号是H1、H3、H7、D2S/R；美国车的车灯灯泡型号则为9005(HB3)、9006(HB4)。

H4灯泡内部有远光和近光两根灯丝，H1、H3、H7、H11、9005(HB3)、9006(HB4)灯泡为单灯丝灯泡，常用作前照灯近光、远光或前雾灯光源。

3.整体封闭式灯泡

整体封闭式前照灯，反射镜和配光镜用玻璃制成一体，里面充以惰性气体，结构如图4所示。灯丝焊在反射镜底座的灯丝支架上，反射镜的反射面经真空镀铝。也有的整体封闭式前照灯灯壳内组合了一只卤素灯泡。

4.氙气灯泡(HID灯)

氙气灯泡是一种高亮度弧光放电光源，工作原理如图5所示。这种灯的灯泡里没有传统灯泡的灯丝，取而代之的是装在石英管内的两个电极，管内充有氙及微量金属(或金属卤化物)。在电极上加上足够高的引弧电压(约为5000V～12000V)后，气体开始电离而导电；此时气体原子处于激发状态，由于电子发生能级跃迁而开始发光；0.1s后，电极间蒸发了少量水银蒸汽，光源立即转入水银蒸汽弧光放电，待温度上升后再转入卤化物弧光灯工作。采用多种气体是为了易于启动，加快启动。

由于氙气灯没有灯丝，克服了白炽灯与卤素灯钨丝过热烧断的缺陷，可连续工作4 000小时以上，寿命是卤素灯的10倍；其灯泡光能密度为90Lm/W，发出的光色成份和日光灯非常相似，亮度是目前卤素灯泡的2.5倍。由于灯泡点燃达到灯泡正常工作温度后，维持电弧放电的功耗仅为35W，所以可节约40%的电能。

氙气灯的型号和卤素灯的型号是相对应的。即原来卤素灯泡是什么型号，那么装HID氙气灯的时候，也需要用相同的型号。目前氙气灯按灯座型号分为H系列：H1、H3、H4、H6、H7、H8、H9、H10、H11、H13等；90 系 列：9004(HB1)、9005(HB3)、9006(HB4)、9007(HB5)等；D 系 列：D1S、D1C、D1R、D2R、D1C、D2C、D3C、D4C等；其他系列有：880 、881。

在汽车HID氙气灯中应用较多的型号是H1、H4、H7、9005、9006、9007等型号(图6)。其中H4型号原来的卤素灯泡里面都有两根钨丝，一根是远光灯丝，一根是近光灯丝。而由于氙气灯在一个灯管里不能同时做进近光和远光，于是氙气灯均为远近光单体灯泡的组合体。在一个灯座上安置两颗灯泡其中一颗是氙气灯泡，另一颗是卤素灯泡，利用两个灯泡间的距离分做远近光。具体有：H4/H(远氙近卤);H4/L(近氙远卤); 还有远近光都是氙气灯的H4/HL。

5.普通LED前照灯

很早以前，汽车就用上了LED的尾灯，而LED的前照灯的应用则要晚许多。一个主要的原因就是LED无法产生白光。理论上蓝色LED结合原有的红光LED和绿光LED就可产生白光。但白光LED却很少是这样造出来的，市场用白色发光二极管都是通过在蓝色LED上覆盖一层淡黄色荧光粉涂层制成的。实际上LED前照灯已称不上“灯泡”，确切地应称为“发光元件”。目前，单个LED元件的亮度仍然不及氙气灯。在多数汽车的灯组里LED只是氙气灯的配角。即便是高亮度LED也需要多个一组才可以释放出匹敌氙气灯的亮度。而这一组高亮度LED的成本和发热量远高于氙气灯。这也是LED不能再汽车前照灯上普及的主要原因，成本和自热太高。

普通LED前照灯分替代灯泡型和原装型两大类，如图7所示。前者有卤素灯泡对应的灯座，后者则没有对应的灯座。两者都带了较大的散热附件。

LED前照灯的光能密度为80Lm/W，能耗仅为卤素灯的1/20，其寿命可长达100 000小时。奥迪一直是LED前照灯的代表厂商。奥迪中期改款的A8装配了独创的矩阵式全LED前照灯。矩阵式前照灯通过排列组合以及透镜和反光镜等部件，让系统可对每个LED单体进行照明角度与范围的调整。

6.激光LED前照灯

激光LED前照灯，目前采用的厂家有奥迪和宝马，他们的结构有所不同。宝马i8的激光LED前照灯组件如图8所示。激光前照灯能照射到前方600m的范围，而采用普通LED远光灯的车型则只能照射到300m。这样的设定也使得车主在人烟稀少的地区能获得更好的安全性。它响应速度快、节能、体积小、寿命长、亮度衰减低，在能耗和体积方面则比普通LED远光灯有更大的优势。其实激光发光体也有弊端，那就是它的高集束性，会伤及动物的眼睛健康。轻则暂时性失明，重则致盲致残。因此，欧盟和美国激光管理协会都强制制定了激光的安全标准，对民用级激光的强度和使用范围都有严格的规定。

二、一般灯具的灯泡

1.一般白炽灯

汽车用一般白炽灯泡，灯座普遍用插口式，如图9所示。按灯泡玻璃体形状可分园锥形、球形、柱形、楔形四种(图9)。它们广泛应用于前照灯外的其他汽车灯具上。

其中，园锥形灯泡俗称“中灯泡”，有单丝和双灯丝之分。双灯丝泡一般有15W/25W两根灯丝，常用于汽车的后示廓灯和制动灯，后者需比前者亮。为确保灯泡安装时定位正确，正常发光，采用了不同的灯座与灯泡销钉结构如图10所示，不细心观察极易选错灯泡。按销钉在灯泡轴线方向的位置不用又可分平脚和高低脚两种。按销钉在园周方向分布的对称与否又分对称脚与不对称脚两种。对称销钉式按销钉连线是否穿过灯座中心点，又分偏脚和正脚两种。

2.普通LED灯

发光二极管直接由电能转化为光能，较普通汽车灯泡耗电仅相当于传统灯的1/10。废弃物可回收，没有污染不含汞元素，可以安全触摸。灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，抗振性能强，在恰当的电流和电压下，使用寿命可达8～10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。目前汽车上用LED灯替代普通灯泡的思路大多是在与白炽灯通用的灯座上组合一些白光LED组件，如图11所示。这样用户只要将灯泡电压与灯座选择一致，两种灯泡便可通用。条状和点阵状LED灯泡，如图12所示。

新设计或加装的汽车LED普通灯具将灯座省去，而将LED元件直接按条状或点阵状安装在元件底板上。