自動車のヘッドライトは一般的に、電球、反射板、およびマッチングミラー(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る電球には、白熱電球、ハロゲンタングステン電球、新型の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できています(タングステンは融点が高く、強い光を発します)。製造過程では、電球の寿命を延ばすために、電球内部に不活性ガス(窒素とその混合物)が充填されます。これにより、タングステン線の蒸発が抑制され、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みを帯びています。
(2)タングステンハロゲンランプ:タングステンハロゲンランプは、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)を挿入し、タングステンハロゲン化物リサイクル反応の原理を利用しています。すなわち、フィラメントから蒸発した気体状のタングステンがハロゲンと反応して揮発性のタングステンハロゲン化物を生成し、それがフィラメント近傍の高温領域に拡散して熱で分解され、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を続け、次のサイクル反応に参加するため、サイクルが継続し、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、電球の筐体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、同じ電力で白熱電球の1.5倍の明るさがあり、寿命は2~3倍長くなっています。
(3)新型高輝度アークランプ:このランプは、従来のフィラメントを電球内に使用していません。代わりに、石英管内に2つの電極を配置しています。管内にはキセノンと微量の金属(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、ガスが電離して電気を伝導し始めます。ガス原子は励起状態になり、電子のエネルギー準位遷移により発光し始めます。0.1秒後、電極間に少量の水銀蒸気が蒸発し、電源は直ちに水銀蒸気アーク放電に切り替わり、温度上昇後にハロゲン化物アークランプに切り替わります。ランプが通常の動作温度に達すると、アーク放電を維持するための電力は非常に低く(約35W)、電気エネルギーを40%節約できます。