Doobai度佰 -- 汽车HID灯

HID汽车灯相关资料

主要内容：原理及应用、一些基本概念、HID汽车灯原理、应用及注意事项

一、光的基本概念

1、光的本质
光是能量的一种形态：是电磁辐射谱中能够引起人眼视觉的部分。光的本质是电磁波，是整个电磁波谱中极小范围的一部分。　

2、将各种电磁波按波长依次展开，就可得到如下电磁波波谱。

3、常用照明术语

名称	符号	单位		说明
光通量	Φ	流明	Lm	发光体每秒种所发出的光量之总和，即光通量
发光强度	I	坎德拉	cd	发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量
光照度	E	勒克斯	Lm/m2	发光体照射在被照物体单位面积上的光通量
光亮度	L	尼脱	cd/m2	发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量
发光效率	每瓦流明		Lm/w	电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示
平均寿命	小时		指一批灯泡至百分之五十的数量损坏时的小时数
经济寿命	小时		在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下，其综合光束输出减至一特定的小时数。此比例用于室外的光源为百分之七十，用于室内的光源如日光灯则为百分之八十。

4、色温

色温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。

因为大部分光源所发出的光皆通称为白光，故光源的色表温度或相关色温度即用以指称其光色相对白的程度，以量化光源的光色表现。根据Max Planck的理论，将一具完全吸收与放射能力的标准黑体加热，温度逐渐升高光度亦随之改变；CIE色座标上的黑体曲线（Black body locus）显示黑体由红--橙红--黄--黄白--白--蓝白的过程。黑体加温到出现与光源相同或接近光色时的温度，定义为该光源的相关色温度，称色温，以绝对温K（Kelvin，或称开氏温度）为单位（K=℃+273.15）。因此，黑体加热至呈红色时温度约527℃即800K，其他温度影响光色变化。

光色愈偏蓝，色温愈高；偏红则色温愈低。一天当中画光的光色亦随时间变化：日出后40分钟光色较黄，色温3，000K；正午阳光雪白，上升至4，800-5，800K，阴天正午时分则约6，500K；日落前光色偏红，色温又降至纸2，200K。其他光源的相关色温度。

因相关色温度事实上是以黑体辐射接近光源光色时，对该光源光色表现的评价值，并非一种精确的颜色对比，故具相同色温值的二光源，可能在光色外观上仍有些许差异。仅冯色温无法了解光源对物体的显色能力，或在该光源下物体颜色的再现如何。

a)不同光源环境的相关色温度

光源	色温	光源	色温
北方晴空	8000-8500k	高压汞灯	3450-3750k
阴天	6500-7500k	暖色营光灯	2500-3000k
夏日正午阳	5500k	卤素灯	3000k
下午日光	4000k	钨丝灯	2700k
金属卤化物灯	4000-4600k	高压钠灯	1950-2250k
冷色营光灯	4000-5000k	蜡烛光	2000k

b)不同色温的感觉

光源色温不同，光色也不同，色温在3300K以下有稳重的气氛，温暖的感觉；色温在3000--5000K为中间色温，有爽快的感觉；色温在5000K以上有冷的感觉

色温与亮度：高色温光源照射下，如亮度不高则给人们有一种阴气的气氛；低色温光源照射下，亮度过高会给人们有一种闷热感觉。

光色的对比：在同一空间使用两种光色差很大的光源，其对比将会出现层次效果，光色对比大时，在获得亮度层次的同时，又可获得光色的层次。

5、显色指数

光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度，是通过与同色温的参考或基准光源（白炽灯或画光）下物体外观颜色的比较。显色性高的光源对颜色的表现较好，我们所看到的颜色也就较接近自然原色，显色性低的光源对颜色的表现较差，我们所看到的颜色偏差也较大。

　　在我们可见到的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的光谱范围，如果光源所放射的光中所含的各色光的比例和自然光相近，则我们眼睛所看到的颜色也较为逼真。显色指数（0-100）越高的光源对颜色的再现越接近自然原色。显色指数低导致颜色失真。

a)常用灯种的显色指数：

灯的种类	显色性Ra	灯的种类	显色性Ra
白炽灯	100	金卤灯	65-93
卤坞灯	100	荧光灯	51-95
高压纳灯	42-52	高压汞灯	25-60
节能灯	85	低压钠灯	25

6、气体放电原理

原子是物质中极小的微粒，由原子核与核外电子组成.原子核在原子的中央，带有正电荷.电子带负电，应受到原子核的吸引而绕原子核旋转.

气体放电发光，实际上就是由于气体原子被电离，激发所引起的.

玻璃容器中的气体放电时，在放电空间产生的电子和正离子在极间电场的作用下向阳极和阴极漂移而形成放电电流.当气体放电击穿后放电转为弧光放电，弧光放电是稳定的自持放电，它包括正常弧光放电和异常弧光放电.呈现负阻特性和正阻特性

7、气体放电的伏安特性

二、汽车HID灯

HID (High Intensity Discharge)-高密度气体放电灯是依据电弧放电原理，燃烧灯泡內的氙气来发光，取代传统的钨丝燃烧发光，它是以点燃两电极间的电弧发光。HID 名源自於高压放电，由于內部充填氙气，HID灯也被称作氙气灯，HID的发光技术早先被广泛运用在动动场之照明，近年来开始有部份车辆用它来取代传统的卤素灯，作为照明之用。

应用于汽车之高科技方面，突破传统钨丝灯泡技术，采用高科技将氙气(Xenon)灌入石英内管，再通过精密安定器将12伏特电力瞬间提高至23000伏特，激发管内的氙气电子游离，在两电极间形成一束超强电弧光持续发光。

1、汽车HID灯的主要优点

三倍亮度输出：HID气体放电灯可以输出高达3200Lumen的亮度，而一般卤素灯泡最多也只能产生1000Lumen上下的亮度；HID高出传统卤素灯三倍的亮度效率，对于提升夜间及雾中驾驶视线清晰度有着明显的功效。

10倍产品寿命：氙气灯是利用电流刺激气体发光，基本上不会产生过高温度，所以只要其中的氙气还没用完，它就可以一直正常发光，不易损坏！而卤素灯发光时时把钨丝加热到2900摄氏度左右，钨丝在长久的高温下工作，蒸发严重，数百小时将被烧断.根据研究数据显示，品质最好的卤素灯泡，也只能连续使用400小时；而利用气体发光的氙气灯泡，最少都有2500小时的使用寿命，

节约近1/2的电力消耗：一般车辆使用的卤素大灯功率为55/60W（H4）以上的电力，而汽车金卤灯在的功率恒定为35W，加上镇流器的损耗后不足45W。在各种电子、电气设备日增的情况下从前照灯上节约20W的电力是有十分重要的意义。

较高的色温度：前面提过，氙气大灯可以制造出4000K-10000K左右的色温光，而卤素灯泡只可产生3000~3200K的色温度；即使提高钨丝电阻及瓦数，100W灯泡也最多提升到3400~3800K 的色温度。4000K左右的色温最接近正午日光的颜色，人眼的接受度及舒适度最高。这样的灯光用在车辆的夜间照明上，可以有效减少驾驶人的视觉疲劳，对于驾车安全性有所助益。

不过色温并非愈高就愈好.首先，高色温的HID灯管寿命比较短，4300K的灯管寿命为3200小时，5100K与6000K的灯管大约是2000个小时，但色温高达10000K的灯管，它的寿命应该只有标准产品的1/2.

2、不同色温的效果

3000K 黄色光，强穿透力
4200K 白中带黄，原车配氙气灯
5000K 光全白，欧规最高色温
6000K 光全白，略带蓝色
6500K 阳光下的白天
7000—8000K 白中明显带蓝
8000K以上蓝光，穿透力极差

3、汽车HID灯和卤素灯的对比

HID灯V.S.卤素灯
差异性灯种类	外罩玻璃	发光方式	温度	亮度流明LX值	消耗电力	使用寿命
标准卤素灯	石英玻璃	燃烧钨丝发光	3000K	700－1000	55W 5.5A	300 小时
HID灯	UV－CUT 抗紫外线石英玻璃	气体碰撞产生电孤发光	4700K	3200	35W 3.5A	3000 小时