自動車のヘッドライトは、一般的に電球、反射鏡、マッチングミラー(非点収差ミラー)の 3 つの部分で構成されています。
1. 電球
自動車のヘッドライトに使用されている電球には、白熱電球、ハロゲンタングステン電球、新型高輝度アークランプなどがあります。
(1) 白熱電球:フィラメントはタングステン線で作られています(タングステンは融点が高く、光が強い)。製造工程では、電球の寿命を延ばすため、不活性ガス(窒素およびその混合不活性ガス)を封入します。これにより、タングステン線の蒸発が抑えられ、フィラメントの温度が上昇し、発光効率が向上します。白熱電球の光は黄色がかった色をしています。
(2)タングステンハロゲンランプ:タングステンハロゲン電球は、不活性ガス中に特定のハロゲン元素(ヨウ素、塩素、フッ素、臭素など)を注入し、ハロゲン化タングステン循環反応の原理を利用しています。つまり、フィラメントから蒸発した気体のタングステンがハロゲンと反応して揮発性のハロゲン化タングステンを生成し、これがフィラメント付近の高温部に拡散して熱分解し、タングステンがフィラメントに戻ります。放出されたハロゲンは拡散し続け、次のサイクル反応に関与するため、サイクルが継続され、タングステンの蒸発と電球の黒化を防ぎます。タングステンハロゲン電球はサイズが小さく、電球シェルは耐熱性と機械的強度に優れた石英ガラスで作られており、同じ電力でタングステンハロゲンランプの明るさは白熱電球の 1.5 倍、寿命は 2 ~ 3 倍長くなります。
(3)新型高輝度アークランプ:このランプは電球内に従来のフィラメントがなく、石英管の中に2つの電極を配置しています。管内にはキセノンと微量金属(または金属ハロゲン化物)が充填されており、電極に十分なアーク電圧(5000~12000V)がかかると、ガスがイオン化して電気を伝導し始めます。ガス原子は励起状態にあり、電子のエネルギー準位遷移により発光を始めます。0.1秒後、電極間で少量の水銀蒸気が蒸発し、電力供給はすぐに水銀蒸気アーク放電に移され、温度が上昇した後にハロゲン化物アークランプに移されます。光が電球の通常の動作温度に達した後、アーク放電を維持するための電力は非常に低く(約35W)、40%の電気エネルギーを節約できます。