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ヘッドランプとは、車両の前部に取り付けられ、前方の道路を照らすランプのことです。ヘッドランプはヘッドライトとも呼ばれますが、米国ではヘッドランプは装置そのものを指し、ヘッドライトはその装置によって生成・照射される光線を指します。
自動車の時代を通じてヘッドランプの性能は着実に向上してきたが、これは昼間と夜間の交通事故死亡者数の大きな差が原因となっている。米国国家道路交通安全局によると、交通事故による死亡者のほぼ半数は夜間に発生しているが、夜間に走行する交通量は全体のわずか25%に過ぎない。[ 1 ]
列車や航空機などの他の乗り物にはヘッドライトの装着が義務付けられています。自転車用ヘッドライトは自転車によく使用され、一部の地域では装着が義務付けられています。電源はバッテリー、またはボトルダイナモやハブダイナモなどの小型発電機を使用できます。
最初の馬なし馬車は馬車用ランプを使用していたが、これは高速での移動には不向きであることが判明した。[ 2 ]初期の照明にはろうそくが最も一般的な燃料として使用されていた。[ 3 ] : 197–8一部の馬車は照明にオイルランプや灯油ランプを使用していた。
アセチレンガスやオイルなどの可燃性ガスを燃料とする初期のヘッドランプは、1880年代後半から稼働していました。アセチレンガスランプは、炎が風雨に強い明るい白色光を発するため、1900年代に人気がありました。ガスは手動で点火されます。厚い凹面鏡と拡大レンズを組み合わせることで、アセチレンの炎の光を投影します。[ 4 ]多くの自動車メーカーは、1904年型自動車の標準装備として、ライト用のガス供給パイプを備えたプレスト・オー・ライト炭化カルシウムアセチレンガス発生器シリンダーを提供しました。
最初の電気ヘッドランプは、1898年にコネチカット州ハートフォードのエレクトリック・ビークル・カンパニーのコロンビア電気自動車に導入され、オプションでした。電気ヘッドランプの普及を制限した要因は2つありました。1つは、過酷な自動車環境におけるフィラメントの寿命が短いこと、もう1つは、十分な電流を生成できるほど小型でありながら強力なダイナモを製造するのが難しいことでした。[ 5 ]
ピアレス社は1908年に電動ヘッドランプを標準装備とした。イギリスのバーミンガムにあるポックリー自動車電気照明シンジケート社は、1908年に世界初の電動自動車用ライトを完全なセットとして販売した。これはヘッドランプ、サイドランプ、テールランプで構成され、8ボルトのバッテリーで駆動した。[ 6 ]
1912年、キャデラックは自社車両にデルコ製の電気点火・照明システムを統合し、現代の自動車電気システムの基礎を築いた。
ガイドランプ社は1915年に「ディッピング」（ロービーム）ヘッドランプを導入したが、1917年のキャデラックのシステムでは、運転手が停車して車から降りる必要なく、車内のレバーを使ってライトをディッピングすることができた。1924年のバイラックス電球は、ヘッドランプのロービーム（ディップ）とハイビーム（メイン）の両方の光を1つの電球から発する最初の近代的なユニットだった。同様のデザインは、1925年にガイドランプ社によって「デュプロ」と呼ばれて導入された。1927年には、足で操作する調光スイッチまたはディップスイッチが導入され、20世紀の大部分で標準となった。1933年から1934年のパッカードには、3つのフィラメントを持つ電球のトライビームヘッドランプが採用されていた。高い順に、ビームは「カントリーパッシング」、「カントリードライビング」、「シティドライビング」と呼ばれていた。 1934年のナッシュも3ビームシステムを採用していたが、この場合は従来の2フィラメントタイプの電球を使用しており、中間ビームは運転席側のロービームと助手席側のハイビームを組み合わせたもので、対向車への眩しさを最小限に抑えつつ路側帯の視界を最大限に確保していた。足で操作する調光スイッチを備えた最後の車両は、1991年のフォードFシリーズとEシリーズ（エコノライン）のバンだった。フォグランプは1938年のキャデラックで初めて採用され、1952年の「オートロニックアイ」システムではハイビームとロービームの選択が自動化された。
スイッチと電磁的にシフトするリフレクターを用いて路側のみを照らす方向制御照明は、希少な1935年型タトラに初めて採用された。ステアリング連動照明は、1947年型タッカー・トルペードのセンターマウント式ヘッドライトに搭載され、後にシトロエンDSで普及した。これにより、ステアリングホイールを回すと進行方向にライトを向けることが可能になった。
1940年から米国で販売されるすべての車両には、標準化された7インチ（178 mm）の丸型シールドビームヘッドランプ（片側1個）が義務付けられており、アメリカ人にとって実用的な照明技術は1970年代まで事実上固定化されていた。[ 7 ] 1957年に法律が改正され、より小型の5.75インチ（146 mm）の丸型シールドビーム（車両片側2個）が許可され、1974年には長方形のシールドビームも許可された。[ 7 ]
イギリス、オーストラリア、その他の英連邦諸国、日本、スウェーデンも7インチのシールドビームを広く使用していたが、米国のように義務付けられてはいなかった。[ 8 ]このヘッドランプ形式は、交換可能な電球やヘッドランプのサイズや形状のバリエーションが自動車設計に役立つと考えたヨーロッパ大陸では広く受け入れられなかった。
世界の他の地域では技術が進歩した。[ 7 ] [ 8 ] 1962年、欧州の電球およびヘッドランプメーカーのコンソーシアムが、車両用ヘッドランプとして初のハロゲンランプH1を発表した。その後まもなく、この新しい光源を使用したヘッドランプがヨーロッパで導入された。米国では、標準サイズのシールドビームヘッドランプが義務付けられており、光度規制が緩かったため、これらのランプは事実上禁止された。米国の議員は、照明効果と車両の空力/燃料節約の両方の理由から、行動を起こすよう圧力を受けた。[ 8 ]ヨーロッパでは、ハイビームのピーク強度は車の片側140,000カンデラに制限されていたが、[ 9 ] [ 10 ]米国では、1978年に制限が75,000に引き上げられるまで、車の片側37,500カンデラに制限されていた。[ 11 ] [ 12 ]より高い許容値を活用するためにハイビームの光量を増やすにはハロゲン技術への移行が必要であり、[ 11 ]そのため内部ハロゲンランプを備えたシールドビームヘッドランプが1979年モデルで米国で使用可能になった。[ 11 ] [ 12 ] 2010年現在ハロゲンシールドビームはシールドビーム市場を席巻しており、1983年に交換式バルブのヘッドランプが許可されて以来、市場は急激に縮小している。 [ 8 ]
高輝度放電（HID）システムは1990年代初頭に登場し、最初はBMW 7シリーズに搭載されました。[ 13 ] [ 14 ] 1996年のリンカーン・マークVIIIは、初期のアメリカにおけるHIDの試みであり、DC HIDを搭載した唯一の車でした。
ヘッドランプのエンジニアリング、性能、規制遵守といった側面以外にも、自動車への設計や配置方法の多様性を考慮する必要があります。ヘッドランプは長年円形でしたが、これは放物面反射鏡の本来の形状だからです。反射の原理を利用することで、単純な対称的な円形の反射面が光を投影し、ビームを集中させるのに役立ちます。[ 15 ]
ヨーロッパでは、ヘッドランプのサイズや形状を標準化する義務はなく、ランプが該当するヨーロッパの安全基準に含まれるエンジニアリングと性能の要件を満たしていれば、ランプはどんな形状やサイズでも設計できた。長方形のヘッドランプは、1960 年にドイツのフォード タウナス P3用にヘラ社が、シトロエン アミ 6用にシビエ社が開発したもので、初めて使用された。丸型ランプが義務付けられていた米国では、1975 年まで長方形のヘッドランプは禁止されていた。[ 7 ]初期のヘッドランプのスタイリング コンセプトには、1961 年のジャガー E タイプや 1967 年以前のVW ビートルなどのように、従来の丸型ランプを空力ガラスカバーで車体に流し込んだものもあった。[ 16 ]
米国のヘッドライトのデザインは1940年から1983年までほとんど変化しなかった。[ 7 ] [ 16 ]
1940年、州の自動車管理官の連合は、すべての車両に2つの7インチ（178mm ）の丸型シールドビームヘッドランプを使用するシステムを標準化しました。これは17年間許可された唯一のシステムでした。この要件により、反射板を電球と一体化することで、反射板の変色の問題が解消されました。[ 17 ]また、ヘッドライトビームの方向調整が簡単になり、非標準の電球やランプが排除されました。[ 17 ]
タッカー48の特徴的な「サイクロプスの目」のような機能として、ステアリング機構に接続された中央に配置された3つ目のヘッドライトが挙げられます。[ 18 ]これは、ステアリングが中央から10度以上ずれてハイビームがオンになっている場合にのみ点灯します。[ 19 ]
1957 年型キャデラック、クライスラー、デソート、ナッシュの一部のモデルでは、新しいシステムを許可した州で、車両の両側に5 + 3 ⁄ 4インチ (146 mm)のシールドビームの 2 つではなく、4 つの丸型ランプのシステムが導入されました。 [ 17 ]ロービームとハイビームのランプが別々になったことで、単一ユニットで必要となるレンズ設計とフィラメント配置の妥協が不要になりました。[ 20 ] 1958 年型が市場に出回るまでにすべての州で新しいランプが許可されたため、他の車もこれに倣いました。4つのランプシステムにより、設計の柔軟性が高まり、ロービームとハイビームの性能が向上しました。[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]ヴァージル・エクナーなどの自動車デザイナーは、ロービームを従来の外側の位置に、ハイビームを車の中心線上に垂直に積み重ねた設計研究を行いましたが、そのような設計は量産には至りませんでした。
一例として、左右にヘッドランプを2つずつ重ねて配置し、ロービームをハイビームの上に配置した構成があります。ナッシュ・アンバサダーは1957年モデルイヤーにこの構成を採用しました。[ 24 ]ポンティアックは1963年モデルイヤーからこのデザインを採用し、アメリカン・モーターズ、フォード、キャデラック、クライスラーは2年後にこれに続きました。また、1965年モデルイヤーのビュイック・リビエラには格納式の重ねヘッドランプが採用されていました。アメリカで販売された様々なメルセデス・ベンツのモデルは、アメリカ国内市場向けの交換式バルブのヘッドランプが米国では違法だったため、この構成を採用しました。
1950年代後半から1960年代初頭にかけて、リンカーン、ビュイック、クライスラーの一部の車は、ロービームランプがハイビームランプの外側かつ上方に斜めに配置されたヘッドランプを採用していた。ゴードン・キーブル、ジェンセンCV8、トライアンフ・ヴィテッセ、ベントレーS3コンチネンタルなどの英国車も同様の配置を採用していた。[ 25 ]
1968年に新たに制定された連邦自動車安全基準108号では、すべての車両にツインまたはクワッドの丸型シールドビームヘッドランプシステムを装備することが義務付けられ、作動中のヘッドランプの前面に装飾や保護要素を設けることが禁止されました。ジャガーEタイプ、1968年以前のフォルクスワーゲン・ビートル、1965年型クライスラーおよびインペリアル、ポルシェ356、シトロエンDS、フェラーリ・デイトナなどで使用されていたようなガラスカバー付きヘッドランプはもはや認められず、米国市場向けの車両にはカバーなしのヘッドランプを装備する必要がありました。このため、優れた空力性能を実現するために設計されたヘッドランプ構成を持つ車両が、米国市場向けの構成でその性能を実現することは困難になりました。
FMVSS 108は 1974 年に改正され、長方形のシールドビーム ヘッドランプが許可されました。これにより、メーカーは新車のボンネットを下げる柔軟性を得ることができました。[ 26 ]これらは水平配列または垂直に積み重ねたペアで配置できます。以前の丸型ランプと同様に、米国では長方形のシールドビーム ランプの標準サイズは 2 つのみ許可されました。既存の 7 インチ丸型フォーマットに対応する2 つの200 x 142 mm (7.9 x 5.6インチ)ハイ/ロービーム ユニットのシステム、または既存の5 + 3/4インチ (146 mm)丸型フォーマットに対応する4つの165 x 100 mm (6.5 x 3.9インチ)ユニット (2 つはハイ/ロー、2 つはハイビーム) のシステムです。
長方形のヘッドランプのデザインはアメリカ製の自動車で非常に普及したため、1979年までに丸型ヘッドランプを使い続けたモデルはごくわずかになった。[ 27 ]
1983年、フォード・モーター・カンパニーの1981年の請願が認められ、米国のヘッドランプ規制が改正され、交換可能なバルブ、非標準形状、建築的なヘッドランプ、そして初めて硬質コーティングされたポリカーボネート製の空力レンズが認められるようになった。これにより、1939年以来初めて交換可能なバルブのヘッドランプを搭載した米国市場向け車両、1984年型リンカーン・マークVIIが誕生した。これらの複合ヘッドランプは、ヨーロッパでは空力ヘッドランプが一般的であったため、「ユーロ」ヘッドランプと呼ばれることもあった。非標準形状で交換可能なバルブ構造を持つヨーロッパのヘッドランプと概念的には似ているものの、これらのヘッドランプは北米以外で使用されている国際化されたヨーロッパの安全基準ではなく、米国連邦自動車安全基準108のヘッドランプ設計、構造、性能仕様に準拠している。とはいえ、この米国規制の変更により、米国市場におけるヘッドランプのデザインはヨーロッパのものに近づくことが可能になった。
格納式ヘッドランプは1936年にコード810/812に導入されました[ 28 ]。これらはフロントフェンダーに取り付けられており、運転者がダッシュボードに取り付けられた小さなクランクを使ってライトを引き出すまでは、フェンダーは滑らかな状態でした。ヘッドランプを使用していないときは空力性能を向上させ、コードの特徴的なデザイン要素の一つとなりました。
後期の格納式ヘッドランプでは、氷や雪、経年劣化に関わらず正確な照準を確保するために、ランプを正確な位置まで持ち上げるための真空作動式サーボとリザーバー、および関連する配管とリンケージ、または電気モーター、ギアトレイン、リンケージが1つ以上必要となる。サーブ・ソネットIIIなどの一部の格納式ヘッドランプ設計では、レバー操作式の機械式リンケージを使用してヘッドランプを所定の位置まで持ち上げていた。
1960年代と1970年代には、シボレー・コルベット（C3）、フェラーリ・ベルリネッタ・ボクサー、ランボルギーニ・カウンタックなど、多くの著名なスポーツカーがこの機能を採用しました。これは、ボンネットラインを低く保ちながら、ライトを必要な高さまで上げることができたためです。しかし、2004年以降、現代の量産車モデルでは、隠しヘッドランプは使用されていません。これは、車に衝突された歩行者の負傷を最小限に抑えるために、車体の突起物に関する国際自動車安全規則に追加された歩行者保護規定への準拠が困難であるためです。 [ 28 ]
隠しヘッドランプの中には、それ自体は動かず、使用しないときは車のスタイリングに溶け込むように設計されたパネルで覆われているものもあります。ランプが点灯すると、カバーは通常、下または上にスイングして邪魔にならないように開きます。たとえば、1992 年型ジャガー XJ220などです。ドア機構は、 1960 年代後半から 1980 年代前半のフォード車の一部（1967 ～ 1970 年型マーキュリー クーガーなど）のように真空ポットで作動する場合もあれば、1960 年代半ばから 1970 年代後半のクライスラー製品の一部（1966 ～ 1967 年型ダッジ チャージャーなど）のように電気モーターで作動する場合もあります。
現代のヘッドランプは電気で動作し、車両の前部の両側に 1 つまたは 2 つずつペアで配置されています。ヘッドランプ システムには、ロー ビームとハイ ビームを生成する必要があり、これは、複数のペアのシングル ビーム ランプ、またはペアのデュアル ビーム ランプ、またはシングル ビーム ランプとデュアル ビーム ランプの組み合わせによって生成されます。[ 29 ]ハイ ビームは、光の大部分をまっすぐ前方に照射し、視認距離を最大化しますが、道路に他の車両が存在する場合は、安全に使用するために眩しすぎます。上向きの光に対する特別な制御がないため、ハイ ビームは、水滴の再帰反射により、霧、雨、雪によるバック グレアも引き起こします。ロー ビームは、上向きの光をより厳密に制御し、光の大部分を下向きに、そして右方向 (右側通行の国) または左方向 (左側通行の国) に照射して、過度のグレアやバック グレアなしで前方の視界を確保します。
ロービーム（ロービーム、パッシングビーム、ミーティングビーム）ヘッドランプは、前方および側方を照らすように設計された配光を提供し、他の道路利用者の目に向けられる光を制限することで眩しさを抑制します。このビームは、対向車や追い越し車など、前方に他の車両が存在する場合に使用することを想定しています。
フィラメントヘッドランプ[ 30 ]および高輝度放電ヘッドランプ[ 31 ]に関する国際ECE規則では、先行車や対向車の運転者の目に大量の光が照射されるのを防ぐため、鋭く非対称なカットオフを持つビームが規定されています。北米のSAEビーム規格FMVSS/CMVSS 108 [ 32 ]では、グレアの制御はそれほど厳しくありません。
ハイビーム（メインビーム、ドライビングビーム、フルビーム）ヘッドランプは、明るく中央に光を集中して照射しますが、他の道路利用者の目に向けられる光量を制御する機能はありません。そのため、ハイビームは他のドライバーを眩惑させる可能性があるため、道路に一人でいる場合にのみ適しています。
ほとんどのロービームヘッドランプは、道路の片側のみで使用するように特別に設計されています。左側通行の国で使用されるヘッドランプは、ロービームが「左に傾く」ように設計されており、対向車を眩惑することなく、ドライバーに前方の道路や標識を知らせるために、光が下方/左方向に偏って配光されます。右側通行の国で使用されるヘッドランプは、ロービームが「右に傾く」ように設計されており、光の大部分が下方/右方向に照射されます。
ヨーロッパでは、左側通行の国で右側通行のヘッドランプを装着した車両を運転する場合、またはその逆の場合、限られた時間（休暇中や移動中など）であれば、対向車のドライバーを眩惑させないように、ヘッドランプを一時的に調整することが法律で義務付けられています。これは、レンズの指定された部分に不透明なデカールやプリズムレンズを貼り付けるなどの方法で実現できます。プロジェクタータイプのヘッドランプの中には、ランプアセンブリ内またはランプアセンブリ上のレバーやその他の可動要素を移動させることで、適切な左側通行または右側通行のビームを生成するようにできるものもあります。[ 34 ] Cibié、Marchal、Ducellier がフランスで製造した多くのタングステン（ハロゲン以前の）ヨーロッパ規格のヘッドランプは、2 ポジションのバルブホルダーを使用して、左側通行または右側通行のロービームを生成するように調整できました。
道路の反対側のヘッドランプは対向車のドライバーを眩惑させ、ドライバーの進路を十分に照らさないため、またブラックアウトストリップや接着式プリズムレンズはヘッドランプの安全性能を低下させるため、一部の国では、国内で登録または恒久的もしくは半恒久的に使用されるすべての車両に、正しい交通方向に合わせて設計されたヘッドランプを装備することを義務付けています。[ 35 ] [ 36 ]北米の車両所有者は、ビーム性能が優れていると誤解して、日本市場向け（JDM）のヘッドランプを個人的に輸入して車に取り付けることがありますが、実際にはそのような誤った使用は非常に危険で違法です。[ 37 ] [ 38 ]
車両のヘッドランプは、時速60 km (40 mph)を超える速度では、前方の確実な距離を照らすことができないことが判明しています。 [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]夜間にこの速度を超えて運転することは危険である可能性があり[ 39 ]、一部の地域では違法です[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]。
一部の国では、昼間の走行中の車両の視認性を高めるために、自動車に昼間走行灯（DRL）を装備することを義務付けています。DRL機能の提供方法は、地域規制によって定められています。カナダでは、1990年以降に製造または輸入された車両に義務付けられているDRL機能は、ヘッドランプ、フォグランプ、フロントターンシグナルの常時点灯、または特別な昼間走行灯によって提供できます。[ 47 ]ヘッドランプを使用しない機能専用の昼間走行灯は、 2011年2月以降に欧州連合で初めて販売されたすべての新車に義務付けられています。[ 48 ] EUとカナダに加えて、DRLを義務付けている国には、アルバニア、アルゼンチン、[ 49 ]ボスニア・ヘルツェゴビナ、コロンビア（2011年8月以降は不要）、アイスランド、イスラエル、マケドニア、ノルウェー、モルドバ、ロシア、セルビア、ウルグアイなどがあります。
世界では、ビームパターンとヘッドランプの構造に関する2つの異なる規格が使用されています。1つは、米国を除くほぼすべての工業国で許可または義務付けられているECE規格、もう1つは、米国でのみ義務付けられているSAE規格です。日本はかつて、米国の規格に似た独自の照明規制を設けていましたが、道路の左側に関するものでした。しかし、現在日本はECE規格に準拠しています。SAE規格とECE規格のヘッドランプの違いは、主にロービーム時に他のドライバーに許容されるグレアの量（SAE規格でははるかに多くのグレアが許容されます）、道路をまっすぐに照射するために必要な最小光量（SAE規格ではより多くの光量が必要です）、およびビーム内の最小光量と最大光量が指定される特定の位置にあります。
ECE ロービームは、ビーム上部に明確な水平「カットオフ」ラインがあることが特徴です。ラインの下は明るく、上は暗くなります。対向車線から離れた側のビーム（右側通行の国では右側、左側通行の国では左側）では、このカットオフが上方に掃引または階段状に上がり、道路標識や歩行者に光を向けます。SAE ロービームにはカットオフがある場合とない場合があり、カットオフがある場合は、大きく分けて 2 種類あります。VOLは、カットオフがビームの左側上部にあり、水平よりわずかに下を向いている点で ECE ビームと概念的に似ています。VOR は、カットオフがビームの右側上部にあり、水平を向いています。[ 50 ]
各ヘッドランプシステムの支持者は、もう一方のシステムを不十分で危険だと非難している。SAEシステムの米国支持者は、ECEロービームカットオフにより視認距離が短く、頭上の道路標識の照明が不十分であると主張している一方、ECEシステムの国際的な支持者は、SAEシステムはグレアが多すぎると主張している。[ 51 ]比較研究では、SAEビームとECEビームのどちらにも全体的な安全性上の利点はほとんど、あるいは全くないことが繰り返し示されている。さまざまな国でこの2つのシステムが受け入れられるか拒否されるかは、主にどちらのシステムがすでに使用されているかに基づいている。[ 50 ] [ 52 ]
北米では、すべての自動車用照明装置の設計、性能、および設置は、 SAE技術規格を取り入れた連邦およびカナダ自動車安全基準108によって規制されています。世界のその他の地域では、ECE国際規格が参照または各国の自動車法規への組み込みによって適用されています。
1940年から1983年までの間、米国ではすべての車両にシールドビーム式ヘッドランプの装着が法律で義務付けられており、日本、英国、オーストラリアなどの国々でもシールドビーム式ヘッドランプが広く採用されていた。しかし、その他のほとんどの国、そして1984年以降の米国では、交換式バルブのヘッドランプが主流となっている。
ヘッドランプは適切な角度に維持する必要があります。[ 53 ]角度に関する規制は国やビーム仕様によって異なります。米国では、SAE 規格のヘッドランプはヘッドランプの取り付け高さに関係なく角度が調整されます。これにより、ヘッドランプを高く取り付けた車両は視認距離の優位性を得られますが、低い車両のドライバーにはグレアが増加します。対照的に、ECE 規格のヘッドランプの角度はヘッドランプの取り付け高さに連動しており、すべての車両で視認距離がほぼ等しく、すべてのドライバーにグレアがほぼ等しくなるようになっています。[ 54 ]
ヘッドランプは、ECE規格とSAE規格の両方で一般的に白色光を生成することが求められています。ECE規則48では、新車には白色光を発するヘッドランプを装備することが義務付けられています。[ 9 ]ヘッドランプの技術によって生成される白色光の特性は異なります。白色の仕様は非常に広く、暖色系の白色（茶色、オレンジ色、琥珀色、黄色がかった色）から寒色系の白色（青紫がかった色）まで、幅広い見かけの色を許容しています。
以前の ECE 規制でも選択的黄色光が許可されていました。1968 年に英国で行われたタングステン (非ハロゲン) ランプを使用した研究実験では、同じ強度の白色ヘッドランプよりも選択的黄色ヘッドランプの方が視力が約 3% 優れていることがわかりました。[ 55 ] 1976 年にオランダで行われた研究では、黄色と白色のヘッドランプは交通安全に関しては同等であると結論付けられましたが、黄色光は白色光よりも不快なグレアが少ないことがわかりました。[ 56 ]研究者らは、タングステンフィラメントランプは選択的黄色フィルターで遮断された青色光のごく一部しか放出しないため、[ 55 ]このようなフィルターは光出力の特性にわずかな違いしか生じないことを指摘し、[ 57 ]金属ハロゲン化物 (HID) 電球などの新しいタイプの光源を使用するヘッドランプは、フィルターによって、ハロゲンランプよりも光出力が高いにもかかわらず、視覚的に注意をそらす光を少なくすることができる可能性があると示唆しています。[ 57 ]
選択式イエローヘッドランプはもはや一般的ではありませんが、ヨーロッパのさまざまな国や、韓国、日本[ 58 ]、ニュージーランド[ 59 ]などのヨーロッパ以外の地域では許可されています。アイスランドではイエローヘッドランプが許可されており[ 60 ] 、モナコの車両規制では、すべての車両のロービーム[ 61 ]とハイビーム[ 62 ]のヘッドランプ、およびフォグランプ（装備されている場合）から選択式イエローライトを公式に要求しています[ 63 ] 。
フランスでは、中央自動車交通委員会の助言に基づき、1936年11月に可決された法律により、選択式黄色ヘッドライトの装着が義務付けられました。[ 64 ]黄色ヘッドライトの義務化は、不快な眩しさによる運転者の疲労を軽減するために制定されました。[ 65 ]この要件は当初、1937年4月以降に道路使用登録された車両に適用されましたが、1939年初頭から古い車両に選択式黄色ライトを後付けすることで、すべての車両に拡大される予定でした。実施の後半段階は、1939年9月の戦争勃発により中断されました。
フランスの黄色光義務化は、1934年にフランス科学アカデミーが行った観察に基づいていた。アカデミーは、選択的に黄色光は白色光よりも眩しさが少なく、霧の中では緑色や青色の光よりも拡散が少ないことを記録した。黄色光は、ヘッドライトの電球やレンズに黄色のガラスを使用したり、無色の電球、レンズ、または反射板に黄色のコーティングを施したり、電球とレンズの間に黄色のフィルターを挟んだりすることで得られた。[ 66 ]フィルターによる損失で放射される光強度は約18パーセント減少したが、これが眩しさの軽減に寄与した可能性がある。[ 67 ]
この義務は1992年12月まで有効であったため[ 68 ] 、長年にわたり、黄色いヘッドライトはフランス登録の車を視覚的に識別する役割を果たしていた[ 69 ]。ただし、黄色いヘッドライトが義務付けられているにもかかわらず、白いヘッドライトに切り替えたフランス人ドライバーもいると言われている[ 70 ] 。
この要件は自動車部門の貿易障壁として批判された。 [ 71 ]フランスの政治家ジャン＝クロード・マルティネスはこれを保護主義的な法律だと評した。[ 72 ]
正式な調査では、せいぜい白のヘッドライトよりも黄色のヘッドライトの方が視力にわずかな改善が見られることがわかった。[ 55 ] [ 56 ]また、フランスの自動車メーカーであるプジョーは、白のヘッドランプは20～30パーセント多くの光を生成すると推定したが、この推定値が正式な調査で測定された15～18パーセントという値よりも大きい理由については説明せず、自社の車のドライバーに追加の照明の恩恵を受けさせたいと考えていた。[ 73 ]より一般的には、ヨーロッパの国別の車両技術規制は、費用のかかる厄介事と見なされていた。1988年に発表された調査では、フランス向けに黄色のヘッドランプを備えた車を供給するのにどれくらいの費用がかかるかという質問に対し、自動車メーカーはさまざまな回答をした。ゼネラルモーターズとロータスは追加費用はかからないと答え、ローバーは追加費用はわずかだと答え、フォルクスワーゲンは黄色のヘッドランプによって車両生産コストが28ドイツマルク増加すると答えた。 [ 74 ]フランスが要求する黄色灯（その他各国固有の照明要件を含む）への対応は、欧州共同体全体で共通の車両技術基準を目指す取り組みの一環として行われた。[ 68 ] [ 69 ] 1991 年 12 月 10 日に発行されたEU 理事会指令91/663の条項では、1993 年 1 月 1 日以降に EC によって付与されるすべての新しい車両型式承認に白色ヘッドランプを指定し、その日から EC（後の EU）加盟国は、改正文書に含まれる照明基準を満たす車両の入国を拒否することを許可されないと規定した[ 75 ] ―つまり、フランスは白色ヘッドライトの車両の入国を拒否することができなくなった。この指令は理事会で全会一致で採択され、したがってフランスの投票も含まれていた。[ 76 ]
フランスではもはや義務付けられていないものの、選択式黄色ヘッドランプは依然として合法である。現行の規制では、「すべての自動車は、前方に2つまたは4つのライトを備え、夜間、晴天時に100メートルの距離まで道路を効率的に照らすことができる選択式黄色または白色の光を前方に生成しなければならない」と規定されている。[ 77 ]
光源（フィラメントまたはアーク）は、放物面または非放物面の複雑な形状の反射鏡の焦点またはその近くに配置されます。ヘッドランプのレンズに成形されたフレネルおよびプリズム光学系は、光の一部を横方向および垂直方向に屈折（シフト）して、必要な配光パターンを提供します。ほとんどの密閉型ヘッドランプにはレンズ光学系があります。[ 78 ]
1980年代から、ヘッドランプのリフレクターは単純なプレス加工された鋼鉄製の放物面を超えて進化し始めた。1983年のオースティン・マエストロは、ルーカス・カレロのホモフォーカル・リフレクターを搭載した最初の車両であり、これは光の収集と分配の効率を向上させるために焦点距離の異なる放物面セクションで構成されていた。[ 79 ] CAD技術により、放物面ではない複雑な形状のリフレクターを備えたリフレクターヘッドランプの開発が可能になった。ヴァレオが自社のCibiéブランドで最初に商品化したこれらのヘッドランプは、自動車のデザインに革命をもたらした。[ 80 ]
1987年の米国市場向けダッジ・モナコ/イーグル・プレミアの兄弟車と欧州向けシトロエンXMは、多面体光学レンズを備えた複合反射ヘッドランプ[ 81 ]を搭載した最初の車でした。ゼネラルモーターズの米国ガイドランプ部門は、1970年代初頭にクリアレンズ複合反射ランプの実験を行い、有望な結果を得ていましたが[ 82 ]、米国市場向け1990年ホンダ・アコードがクリアレンズ多反射ヘッドランプを初めて搭載しました。これらは日本のスタンレーによって開発されました。[ 83 ] [ 84 ]
光を所望のパターンで分配するための光学系は、レンズではなく反射鏡自体に組み込まれています。使用される開発ツールと技術に応じて、反射鏡は最初から特注の形状として設計される場合もあれば、完成したパッケージのサイズと形状を模した放物線として開始される場合もあります。後者の場合、表面積全体が修正され、特別に計算された複雑な輪郭の個々のセグメントが生成されます。各セグメントの形状は、それらの累積効果によって必要な光分布パターンが生成されるように設計されます。[ 78 ]
現代の反射板は一般的に圧縮成形または射出成形されたプラスチック製ですが、ガラスや金属製の光学反射板も存在します。反射面は蒸着アルミニウムで、極めて薄いアルミニウムの酸化を防ぐために透明なオーバーコートが施されています。複雑な反射板を備えたヘッドランプの設計および製造においては、極めて厳しい公差を維持する必要があります。
夜間の運転は、対向車のヘッドライトの眩しい光のため、困難で危険です。眩しさを感じさせずに前方の道路を十分に照らすヘッドランプが長年求められてきました。最初の解決策は、ヘッドランプの光量を下げる抵抗式調光回路でした。その後、傾斜式リフレクターが採用され、さらにハイビームとロービームを備えた二重フィラメント電球へと発展しました。
2フィラメントのヘッドランプでは、反射板の焦点に正確に位置するフィラメントは1本のみです。1つの反射板で2フィラメント電球から2つの異なる光線を生成する主な方法は2つあります。
一方のフィラメントはリフレクターの焦点に位置し、もう一方のフィラメントは焦点から軸方向および半径方向にずれています。ほとんどの2フィラメントシールドビームおよび9004、9007、H13タイプの2フィラメント交換式バルブでは、ハイビームフィラメントが焦点にあり、ロービームフィラメントは焦点からずれています。右側通行の国で使用する場合、ロービームフィラメントは焦点からわずかに上方、前方、左方に配置され、点灯時にビームが広がり、ヘッドランプ軸からわずかに下方および右方にずれます。9004などの横方向フィラメントバルブはフィラメントを水平にした状態でのみ使用できますが、軸方向フィラメントバルブはヘッドランプ設計者が回転または「クロック」してビームパターンを最適化したり、ロービームの交通方向を調整したりできます。後者は、ロービームのフィラメントを上方・前方・左方の位置に移動させて右側通行用のロービームを生成するか、上方・前方・右方の位置に移動させて左側通行用のロービームを生成することによって実現される。
2フィラメントシールドビームでは、これとは逆の手法も採用されています。ロービームのフィラメントを焦点に配置してリフレクターによる集光量を最大化し、ハイビームのフィラメントを焦点からやや後方右下方に配置するのです。どちらの手法でも、2つのビーム間の相対的な方向のずれは同じです。右側通行の国では、ロービームはやや下方右方、ハイビームはやや上方左方になります。ただし、レンズの光学系は選択したフィラメントの配置に合わせて調整する必要があります。
ヨーロッパの伝統的な方法では、1つの電球からロービームとハイビームを点灯させるには、リフレクターの軸に沿って2本のフィラメントを使用します。ハイビームのフィラメントは焦点上にあり、ロービームのフィラメントは 焦点から約1cm前方、 軸から3mm上方にあります。ロービームのフィラメントの下には、 165°の円弧状に広がるカップ状のシールド（「グレイブスシールド」と呼ばれる）があります。ロービームのフィラメントが点灯すると、このシールドがリフレクターの対応する下部に影を落とし、リフレクターに当たって水平線より上に照射されるはずの下向きの光線を遮断します。ヘッドランプ内で電球を回転（または「クロック調整」）させることで、グレイブスシールドの位置を調整し、リフレクターの下半分の15°のくさび形部分に光が当たるようにします。これにより、ECE規格のロービーム配光の特徴であるアップスイープまたはアップステップが実現されます。反射板内における電球の回転位置は、生成されるビームパターンの種類と、ヘッドランプが想定される市場における交通の流れの方向によって決まります。
このシステムは、1954 年のタングステン白熱電球 Bilux/Duplo R2 で初めて使用され、その後1971 年のハロゲン電球 H4 で使用されました。1992 年に、米国の規制が改正され、HB2 および 9003 と再指定され、わずかに異なる製造公差が規定された H4 電球の使用が許可されました。これらは物理的にも電気的にも H4 電球と互換性があります。[ 85 ]同様の光学技術が使用されていますが、ヨーロッパのビームパターンではなく米国のビームパターンを作成するために、異なる反射鏡またはレンズ光学系が使用されています。
それぞれのシステムには長所と短所があります。アメリカのシステムは、リフレクターとレンズの全面積を使用するため、ロービーム内の光量全体をより多く確保できるという利点がありましたが、同時に、グレアの原因となる上向きの光を制御する能力が著しく低く、そのためアメリカ国外ではほとんど採用されていません。さらに、アメリカのシステムでは、ロービームとハイビームの光分布を大きく変えることが困難です。ハイビームは通常、ロービームをわずかに上方と左方にずらした粗いコピーです。ヨーロッパのシステムは、リフレクターの表面積の60%しかロービームの生成に使用しないため、ロービームの光量全体は少なくなります。しかし、ロービームの焦点調整とグレア制御は容易に行えます。さらに、リフレクターとレンズの下部40%はハイビーム生成用に確保されているため、ロービームとハイビームの両方の最適化が容易になります。
複合反射板技術とH13などの新しいバルブ設計の組み合わせにより、グレイブスシールドを使用せずにヨーロッパタイプのロービームとハイビームの配光パターンを実現することが可能になりました。一方、1992年に米国でH4バルブが承認されたことで、従来ヨーロッパで一般的だったロービームとハイビームの配光面積の60%/40%という比率が米国でも普及しました。そのため、米国とECEのビーム間で、有効配光面積とビーム全体の光量に必ずしも差があるとは限りません。反射板技術を採用したデュアルビームHIDヘッドランプは、両方の技術を応用して製造されています。
このシステムでは、フィラメントは楕円形反射鏡の焦点の1つに配置され、ランプの前面にコンデンサーレンズがあります。シェードは反射鏡とレンズの間の像面に配置され、このシェードの上端の投影がロービームのカットオフを提供します。シェードの端の形状と光学系内での正確な位置によって、カットオフの形状とシャープネスが決まります。[ 78 ]シェードは、ソレノイドで駆動されるピボットによって下げられ、ロービームを提供し、ハイビームのために光路から取り除かれます。このような光学系は、バイキセノンまたはバイハロゲンプロジェクターとして知られています。カットオフシェードが光路に固定されている場合は、別のハイビームランプが必要です。コンデンサーレンズには、カットオフのシャープネスを低減するために、小さなフレネルレンズまたはその他の表面処理が施されている場合があります。最新のコンデンサーレンズには、再帰反射式の頭上道路標識の位置に向かって一部の光を上向きに導くように特別に設計された光学機能が組み込まれています。
ヘラは1911年にアセチレンヘッドランプ用の楕円体光学系を導入したが、自動車照明の電化に伴い、この光学技術は数十年間使用されなかった。最初の近代的な多楕円体（プロジェクター）自動車用ランプは、クライスラー社とシルバニア社の合弁事業で製造され、1969年と1970年のフルサイズダッジ車にオプションで取り付けられた補助ヘッドランプであるスーパーライトであった。これは85ワットの横フィラメントタングステンハロゲン電球を使用し、高速道路走行時にロービームだけでは不十分だがハイビームでは過剰なグレアが発生する場合に、ロービームの照射範囲を拡張するためのミッドビームとして意図されていた。[ 86 ]
プロジェクター式メインヘッドランプは、1981年にピニンファリーナがジュネーブモーターショー向けにデザインしたコンセプトカー、アウディ クォーツに初めて搭載されました。[ 87 ]ドイツではヘラとボッシュ、フランスではシビエによってほぼ同時に開発されたプロジェクター式ロービームは、正確なビームフォーカスと、より小さな直径の光学パッケージ（ただし、より深いもの）で、あらゆるビーム出力に対応できました。1986年のBMW 7シリーズ（E32）は、ポリ楕円体ロービームヘッドランプを採用した最初の量産車でした。[ 88 ] [ 89 ] [ 90 ]このタイプのヘッドランプの主な欠点は、アセンブリの物理的な奥行きに対応する必要があることで、エンジンルームの奥深くまで伸びる可能性があることです。
最初の電気式ヘッドランプの光源はタングステンフィラメントで、ヘッドランプバルブまたはシールドビーム内部の真空または不活性ガス雰囲気中で動作していました。新しい技術の光源と比較すると、タングステンフィラメントは消費電力に対して発光量が少ないという欠点がありました。また、このようなランプの通常の動作中、タングステンはフィラメント表面から蒸発してバルブガラスに凝縮し、ガラスを黒く変色させます。これによりフィラメントの光出力が低下し、黒く変色していないバルブガラスを通過する光の一部が遮断されます。ただし、シールドビームユニットでは、内部表面積が大きいためタングステンの蓄積が最小限に抑えられ、黒化の問題はそれほど深刻ではありませんでした。こうした理由から、通常のタングステンフィラメントは自動車用ヘッドランプではほとんど使われなくなっています。
タングステンハロゲン技術（「クォーツハロゲン」、「クォーツヨウ素」、「ヨウ素サイクル」などとも呼ばれる）は、タングステンフィラメントの実効発光効率を高めます。フィラメント温度を高くすることで、ワット入力あたりのルーメン出力が増加し、タングステンハロゲンランプは、ハロゲン再生サイクルなしで動作する同様のフィラメントよりもはるかに長い輝度寿命を持ちます。同じ光度の場合、ハロゲンサイクル電球は寿命も長くなります。ヨーロッパで設計されたハロゲンヘッドランプ光源は、一般的に、出力の低いプレーンタングステン電球と同じ消費電力でより多くの光を提供するように構成されています。対照的に、米国で設計された多くの製品は、法定最低要件以上の光出力を維持しながら、消費電力を削減または最小限に抑えるように構成されています。一部の米国のタングステンハロゲンヘッドランプ光源は、非ハロゲン電球よりも初期光量が少なくなっています。[ 91 ]アメリカの産業界がタングステンハロゲン技術の導入方法を最初に選択した際、わずかな理論上の燃費向上と、配線やスイッチの定格値を下げることによる車両製造コストの削減が利点として挙げられた。米国のハロゲンハイビームでは視認距離が向上し、初めて車両1台あたり150,000カンデラ（cd）の明るさが許容された。これは非ハロゲンの制限値75,000cdの2倍だが、国際的な欧州の制限値225,000cdにはまだ遠く及ばない。1983年に交換可能なハロゲンバルブが米国のヘッドランプで許可されてからは、米国のバルブの開発は長寿命と低消費電力を重視し続けたが、欧州の設計は光学精度と最大出力を優先し続けた。[ 91 ]
H1ランプは、最初のタングステンハロゲンヘッドランプ光源でした。1962年にヨーロッパの電球およびヘッドランプメーカーのコンソーシアムによって導入されました。この電球は、 12.0ボルトで55ワットを消費する単一の軸方向フィラメントを持ち、13.2ボルトで動作させた場合、1550ルーメン±15%の光束を生成します。1964年にはH2（55W @12.0V 、1820lm @13.2V ）が、1966年には横方向フィラメントのH3（55W@12.0V 、1450lm ±15%）が続きました。H1は、H3と同様に、ロービーム、ハイビーム、補助フォグランプ、ドライビングランプで現在でも広く使用されています。H2は、ランプへの複雑なバルブホルダーインターフェースが必要で、寿命が短く、取り扱いが難しいため、現在では主流のタイプではありません。これらの理由から、H2 は新しいランプ設計で使用するためにECE 規則 37から削除されました[ 92 ] (ただし、H2 電球は既存のランプの交換用として製造されています) が、H1 と H3 は引き続き使用されており、これらの 2 つの電球は 1993 年に米国で合法化されました。[ 93 ]より最近の単一フィラメント電球設計には、H7 (55 W @ 12.0 V、1500 lm ±10% @ 13.2 V)、H8 (35 W @ 12.0 V、800 lm ±15% @ 13.2 V)、H9 (65 W @ 12.0 V、2100 lm ±10% @ 13.2 V)、および H11 (55 W @ 12.0 V、1350 lm ±10% @ 13.2 V) があります。[ 94 ]トラック、バス、その他の商用車や軍用車両で使用するために、多くの電球タイプの24ボルトバージョンが利用可能です。
ロービームとハイビームの両方を生成する最初のデュアルフィラメントハロゲンバルブであるH4（60/55 W @ 12 V、1650/1000 lm ±15% @ 13.2 V）[ 94 ]は1971年に発売され[ 13 ]、米国を除く世界中でヘッドランプバルブの主流となった。米国ではH4は自動車での使用がまだ合法ではない。1989年、米国はHB2と呼ばれるバルブの独自の規格を作成した。これはH4とほぼ同じだが、フィラメントの形状と位置のばらつきに対する制約がより厳しく[ 95 ] [ 96 ]、消費電力と光出力は米国の試験電圧12.8Vで表されている[ 97 ] 。
1983 年に導入された最初の米国ハロゲンヘッドランプバルブは HB1/9004 でした。これは 12.8 ボルトの横方向二重フィラメント設計で、ロービームで 700 ルーメン、ハイビームで 1200 ルーメンを出力します。9004 は 12.8 ボルトで 65 ワット (ハイビーム) および 45 ワット (ロービーム) の定格です。米国で承認されている他のハロゲンバルブには、HB3 (65 W、12.8 V)、HB4 (55 W、12.8 V)、および HB5 (65/55 ワット、12.8 V) があります。[ 98 ] H4 を除くヨーロッパで設計され国際的に承認されているバルブはすべて、現在、米国の要件に準拠したヘッドランプでの使用が承認されています。
タングステンハロゲン電球のさらなる発展として、可視光を透過し赤外線を反射するダイクロイックコーティングが施されたものが挙げられます。このような電球のガラスは球形または管状です。反射された赤外線はガラス管の中心にあるフィラメントに当たり、抵抗加熱のみの場合よりもフィラメントを高温にします。過熱されたフィラメントは消費電力を増やすことなくより多くの光を発します。[ 99 ]
高輝度放電ランプ（HID）は、発光フィラメントではなく電気アークによって光を生成します。アークの高輝度は、アークチャンバー内で蒸発する金属塩によって実現されます。これらのランプは、タングステンランプよりも高い効率を誇ります。ハロゲンランプに比べてHIDランプはより多くの光量が得られるため、同じビームパターンを生成するHIDヘッドランプは、同等のビームパターンを生成するハロゲンヘッドランプよりも小型化できます。あるいは、大型サイズを維持することも可能で、その場合はHIDヘッドランプはより強力なビームパターンを生成できます。
自動車用HIDランプは一般的に「キセノンヘッドランプ」と呼ばれることがありますが、実際にはキセノンガスを封入したメタルハライドランプです。キセノンガスのおかげで、ランプは点灯直後から最低限必要な光量をすぐに発することができ、点灯までの時間を短縮できます。街路灯やその他の固定式メタルハライドランプで一般的に使用されているアルゴンガスを使用すると、ランプが最大出力に達するまでに数分かかります。
HIDヘッドランプの光は、タングステンフィラメントヘッドランプと比較すると、独特の青みがかった色合いを示すことがある。
ハロゲンヘッドランプにHIDバルブを後付けすると、配光と出力が変わります。[ 100 ]米国では、FMVSS 108に適合しない車両照明は公道での使用が認められていません。[ 100 ]配光が変わるとグレアが発生し、ヘッドランプの型式承認または認証が無効になるため、一部の地域ではヘッドランプが公道での使用が認められなくなります。[ 101 ]米国では、適合しないキットを提供するサプライヤー、輸入業者、販売業者は民事罰金の対象となります。2004年10月までに、NHTSAは24のサプライヤーを調査し、すべて販売停止またはリコールに至りました。[ 102 ]
ヨーロッパおよびECE規則を適用している多くの非ヨーロッパ諸国では、オートバイを除き、HIDヘッドランプとして設計されたものであっても、レンズクリーニングおよび自動セルフレベリングシステムを装備する必要があります。[ 101 ]これらのシステムは、元々HIDランプが装備されていない車両には通常ありません。
1992年、 BMW 7シリーズのオプションとして、HellaとBoschによって最初の量産型ロービームHIDヘッドランプが製造されました。[ 13 ] [ 14 ]この最初のシステムは、UV遮断ガラスシールドやタッチセンシティブ電気安全カットアウトのない、交換不可能な内蔵バルブを使用しており、D1 [ 103 ]と指定されています。この指定は、数年後にまったく異なるタイプのランプに再利用されることになります。ACバラストは、建築用レンガほどの大きさです。1996年、アメリカで初めてHIDヘッドランプが作られたのは、1996～98年型リンカーン・マークVIIIで、 Sylvania製のマスクなし一体型イグナイターランプを備えたリフレクターヘッドランプを使用しており、タイプ9500と指定されています。信頼性がACシステムよりも劣ることが判明したため、DCで動作する唯一のシステムでした。タイプ9500システムは他のモデルでは使用されておらず、 1997年のオスラムによるシルバニア買収後に廃止されました。現在、世界中のすべてのHIDヘッドランプは、標準化されたAC作動バルブとバラストを使用しています。1999年には、メルセデス・ベンツCLクラス（C215）に、ロービームとハイビームの両方に対応した世界初のHIDヘッドライトが導入されました。[ 104 ] [ 105 ]
HIDヘッドランプバルブは低電圧DC電流では動作しないため、内部または外部イグナイターを備えたバラストが必要です。D1およびD3システムではイグナイターはバルブに内蔵されていますが、D2およびD4システムでは独立したユニットであるか、バラストの一部となっています。バラストはバルブへの電流を制御します。点火とバラストの動作は3つの段階で進行します。
操作ボタンはステアリングホイール付近にあることが多く、ダッシュボードには専用のインジケーターが表示されます。
HIDヘッドランプは35～38ワットの電力で2,800～3,500ルーメンを生成し、ハロゲンフィラメントヘッドランプバルブは12.8Vで40～72ワットから700～2,100ルーメンを生成します 。[ 94 ] [ 106 ] [ 107 ]
現在生産されているバルブのカテゴリは、D1S、D1R、D2S、D2R、D3S、D3R、D4S、およびD4Rです。Dは放電を表し、数字はタイプ指定子です。最後の文字は外側のシールドを表します。HIDヘッドランプバルブ内のアークはかなりの短波紫外線（UV）光を発生させますが、バルブのアークチューブの周囲にUV吸収硬質ガラスシールドが組み込まれているため、その光はバルブから漏れません。これは、ポリカーボネートレンズやリフレクターハードコートなど、ヘッドランプ内のUVに敏感なコンポーネントや材料の劣化を防ぐために重要です。「S」ランプ（D1S、D2S、D3S、およびD4S）はプレーンガラスシールドを備えており、主にプロジェクタータイプの光学系で使用されます。「R」ランプ（D1R、D2R、D3R、およびD4R）は、リフレクタータイプのヘッドランプ光学系で使用するように設計されています。シールドの特定部分を覆う不透明なマスクがあり、これによりロービーム配光の上部付近に明暗境界（カットオフ）を光学的に作り出すことが容易になります。自動車用HIDランプは、シールドがあるにもかかわらず、かなりの量の近紫外線を放出します。
自動車に工場出荷時に取り付けられている HID ヘッドランプの相関色温度は 4200K ですが、タングステンハロゲンランプは 3000K ～ 3550K です。自動車用 HID ヘッドランプのスペクトルパワー分布(SPD) は不連続でスパイク状ですが、フィラメントランプの SPD は、太陽のように連続曲線です。さらに、タングステンハロゲンヘッドランプの演色評価数(CRI) (98) は、HID ヘッドランプ (約 75) よりも標準的な太陽光 (100) にずっと近いです。研究によると、ヘッドライトの CRI のこの程度の変動は、安全性に重大な影響はないことが示されています。[ 108 ] [ 109 ] [ 110 ] [ 111 ]
自動車用HIDランプは、ハロゲンランプの1400ルーメンと30 Mcd/m 2に対し、約3000ルーメンと90 Mcd /m 2を提供します。HIDランプで使用するように設計されたヘッドランプ光学系では、より多くの使用可能な光が生成されます。研究によると、ドライバーはハロゲンランプと比較して、優れたHIDヘッドランプを使用すると、道路の障害物に対してより速く正確に反応することが示されています。[ 112 ]したがって、優れたHIDヘッドランプは運転の安全性に貢献します。[ 113 ]反対の議論は、HIDヘッドランプのグレアが他のドライバーの視界を妨げ、交通の安全性を低下させる可能性があるということです。
発光効率は、消費エネルギーに対してどれだけの光が生成されるかを示す尺度です。HIDランプはハロゲンランプよりも高い効率を示します。最も高輝度のハロゲンランプであるH9とHIR1は、13.2ボルトで約70ワットから2100～2530ルーメンを生成します。D2S HIDバルブは、安定動作時に約42ワットから3200ルーメンを生成します。[ 94 ]消費電力の削減は燃料消費量の削減を意味し、結果としてHID照明を装備した車両1台あたりのCO2排出量が減少します（エンジン稼働時間の30%がライト点灯時であると仮定すると1.3g/km）。
HIDバルブの平均寿命は2000時間であるのに対し、ハロゲンランプの平均寿命は450～1000時間である。[ 114 ]
HID ヘッドランプを装備した車両 (二輪車を除く) は、ECE 規則 48により、ヘッドランプ レンズ クリーニング システムと自動ビーム レベリング コントロールも装備する必要があります。これらの措置は、高出力ヘッドランプが他の道路利用者に強いグレアを引き起こす傾向を軽減することを目的としています。北米では、ECE R48 は適用されず、レンズ クリーナーとビーム レベラーは許可されていますが、必須ではありません。[ 115 ] HID ヘッドランプは、米国では著しく普及しておらず、グレアに関する苦情が多数寄せられています。[ 93 ]ヘッドランプのグレアに関する科学的研究では、任意の強度レベルで、HID ヘッドランプからの光はタングステン ハロゲン ヘッドランプからの光よりも 40% グレアが大きいことが示されています。[ 116 ]
HIDヘッドランプバルブのタイプD1R、D1S、D2R、D2S、および9500には、有毒な重金属である水銀が含まれています。水銀を含む自動車部品の廃棄は、例えば米国環境保護庁の規制など、世界中でますます規制されています。2004年から生産されている新しいHIDバルブ設計のD3R、D3S、D4R、およびD4Sには水銀は含まれていませんが[ 117 ] [ 118 ]、以前のバルブタイプ用に設計されたヘッドランプとは電気的にも物理的にも互換性がありません。
HIDヘッドランプは、製造、設置、購入、修理のいずれにおいても、価格が著しく高くなります。HIDライトの追加コストは、消費電力の削減による燃料費の節約分を上回る可能性がありますが、ハロゲンバルブに比べてHIDバルブの寿命が長いことで、このコスト面でのデメリットの一部は相殺されます。
アウディは2003年にLEDヘッドライトを搭載したコンセプトカー「アウディ・ヌヴォラーリ」を発表しました。[ 119 ] [ 120 ] [ 121 ]発光ダイオード（LED）を使用した自動車用ヘッドランプの応用は2004年から開発が進められています。[ 122 ] [ 123 ] 2004年には、アウディはLEDデイタイムランニングライトと方向指示器を搭載した最初の車、2004年型アウディA8 W12を発売しました。[ 124 ] [ 125 ]
2006年、レクサスLS600h/LS600hLに、量産車初のLEDロービームが工場装着された。ハイビームとウインカー機能にはフィラメント電球が使用されていた。ヘッドランプは小糸製作所が供給した。
2007年、AL-Automotive Lighting社製のLEDによる全機能を備えた初のヘッドランプが、 V10 Audi R8スポーツカー（北米を除く）に導入された。[ 126 ]
2009年、 2009年型キャデラック・エスカレード・プラチナムに搭載されたヘラ製ヘッドランプは、北米市場向け初のオールLEDヘッドランプとなった。[ 127 ]
2010年には、アダプティブハイビーム機能を備えた初のオールLEDヘッドランプと、メルセデスが「インテリジェントライトシステム」と呼ぶシステムが、 2011年モデルのメルセデスCLSに初めて搭載されました。
2013年、アウディはフェイスリフトされたA8に、25個の個別のLEDセグメントを備えた、デジタル制御のフルLEDグレアフリー「マトリックスLED」アダプティブヘッドランプを初めて導入しました。[ 128 ]このシステムは、対向車や先行車に直接当たる光を減光しますが、それらの間や横のゾーンにはフルライトを照射し続けます。これは、LEDハイビームが多数の個別の発光ダイオードに分割されているためです。両方のヘッドライトのハイビームLEDはマトリックス状に配置され、ミリ秒単位で周囲の環境に完全に電子的に適応します。これらは、制御ユニットによって個別にオン/オフまたは減光されます。さらに、ヘッドライトはコーナリングライトとしても機能します。MMIナビゲーションプラスから提供される予測ルートデータを使用して、ドライバーがステアリングホイールを回す前に、ビームの焦点がカーブの方向にシフトされます。 2014年：メルセデス・ベンツは、24個の個別のセグメントを備えたマルチビームLEDと呼ばれる同様の技術を、2014年にマイナーチェンジされたCLSクラスに導入しました。[ 129 ]
As of 2010, LED headlamps such as those available on the Toyota Prius were providing output between halogen and HID headlamps,[130] with system power consumption slightly lower than other headlamps, longer lifespans, and more flexible design possibilities.[131][132] As LED technology continues to evolve, the performance of LED headlamps was predicted to improve to approach, meet, and perhaps one day surpass that of HID headlamps.[133] That occurred by mid-2013, when the Mercedes S-Class came with LED headlamps giving higher performance than comparable HID setups.[134]
LED headlamps in recent vehicles have been widely criticized for being too bright and blinding other drivers. Federal Motor Vehicle Safety Standard 108 has not been updated since the introduction of LEDs, and some manufacturers have reportedly engineered headlamps to have a dark spot where they are measured according to the regulation while being over-illuminated in the rest of the field.[135]
Before LEDs, all light sources used in headlamps (tungsten, halogen, HID) emitted infrared energy that can thaw built-up snow and ice off a headlamp lens and prevent further accumulation; LEDs do not. Some LED headlamps move heat from the heat sink on the back of the LEDs to the inner face of the front lens to warm it up, while on others no provision is made for lens thawing.
A laser lamp uses mirrors to direct a laser on to a phosphor that then emits a light. Laser lamps use half as much power as LED lamps. They were first developed by Audi for use as headlamps in the 24 Hours of Le Mans in 2014.[136]
In 2014, the BMW i8 became the first production car to be sold with an auxiliary high-beam lamp based on this technology.[137] The limited-production Audi R8 LMX uses lasers for its spot lamp feature, providing illumination for high-speed driving in low-light conditions. The Rolls-Royce Phantom VIII employs laser headlights with a high beam range of over 600 meters.[138]
ヘッドランプを自動で点灯させるシステムは、1950年代半ばから利用可能でした。1952年、GMはオールズモビルとキャデラックのモデル向けに、自動ヘッドライト調光システムであるオートロニック・アイを導入しました。[ 139 ] 1964年には、このシステムが拡張され、光電セルを使用して周囲の光条件の変化を検出するトワイライト・センチネルとなりました。トワイライト・センチネル・システムの一部のバージョンには、高架下やトンネルを走行する際など、一時的な光量の変動による不要な切り替えを防ぐためにドライバーが使用できる遅延ダイヤルが含まれていました。[ 140 ]後に、フォード・モーター・カンパニーの高級車には、「オートランプ」と呼ばれる独自の同様の装置が搭載されました。[ 141 ]
最新の実装では、センサーを使用して外部光量を検出します。国連規則第48号は、適応型フロントライティングシステム（AFS）および適応型メインヘッドランプの動作とテストに関する要件を規定しています。[ 142 ]デイタイムランニングランプが装備され動作している場合、トンネル内や暗い環境など、周囲光量が1,000ルクス未満の状況で車両が走行している場合は、ロービームヘッドランプが自動的に点灯する必要があります。このような状況では、デイタイムランニングランプは前方の車両のドライバーにグレアをより目立たせ、それが前方の車両のドライバーの視力に影響を与えるため、デイタイムランニングランプをロービームヘッドランプに自動的に切り替えることで、固有の安全上の欠陥が解決され、安全上の利点が確保されます。
1948年にフランスで発売されたシトロエン2CVは、ドライバーが機械式ロッドリンクを介してノブで操作する手動ヘッドランプレベリングシステムを備えていました。これにより、ドライバーは車両の乗客と荷物の積載量に合わせてヘッドランプの垂直方向の向きを調整することができました。1954年、シビエは車両のサスペンションシステムと連動した自動ヘッドランプレベリングシステムを導入し、ドライバーの介入なしに車両の積載量に関係なくヘッドランプの向きを正しく維持できるようにしました。このシステムを最初に搭載した車両はパナール ダイナZでした。1970年代から、ドイツや他のヨーロッパ諸国では、車両後部に乗客や荷物が積載されて重量が増し、ランプの照射角度が上がりグレアが発生する傾向がある場合に、ダッシュボードのコントロールレバーまたはノブを使用してランプの向きを下げることができるリモートコントロールヘッドランプレベリングシステムが義務付けられるようになりました。このようなシステムでは通常、ヘッドランプにステッピングモーターを使用し、ダッシュボードにはビームの高さを調整するための「0」、「1」、「2」、「3」と表示されたロータリースイッチが備えられています。「0」は、車が軽負荷のときの「通常」（かつ最も高い）位置です。
北米以外の世界のほとんどの地域で施行されている国際化されたECE規則48では、現在、さまざまな車両積載条件でヘッドランプの垂直方向の照準を維持しなければならない範囲が限定されています。車両に、積載量に関係なくヘッドランプの照準を正しく維持するのに十分な適応型サスペンションが装備されていない場合は、ヘッドランプレベリングシステムが必要です。 [ 9 ]この規則では、2,000ルーメンを超えるロービーム光源（キセノンバルブや特定の高出力ハロゲンなど）を備えたヘッドランプを搭載した車両の場合、このグレア防止対策のより厳格なバージョンを規定しています。このような車両には、積載量と路面の傾斜による車両の沈み込みの度合いを感知し、運転者の操作を必要とせずにビームを正しく方向付けるようにヘッドランプの垂直方向の照準を自動的に調整するヘッドランプセルフレベリングシステムを装備する必要があります。[ 9 ]
北米の規制ではレベリングシステムは義務付けられていません。しかし、2007年の研究では、高出力光源を備えたヘッドランプだけでなく、すべてのヘッドランプに自動レベリング装置を装備すれば、ドライバーの視界が向上し、眩しさが軽減されるなど、安全面で大きなメリットが得られると示唆されています。[ 143 ]
These provide improved lighting for cornering. Some automobiles have their headlamps connected to the steering mechanism so the lights will follow the movement of the front wheels. Czechoslovak Tatra was an early implementer of such a technique, producing in the 1930s a vehicle with a central directional headlamp. The American 1948 Tucker Sedan was likewise equipped with a third central headlamp connected mechanically to the steering system.
The 1967 French Citroën DS and 1970 Citroën SM were equipped[144] with an elaborate dynamic headlamp positioning system that adjusted the inboard headlamps' horizontal and vertical position in response to inputs from the vehicle's steering and suspension systems.
At that time US regulations required this system to be removed from those models sold in the U.S.[145]
The D series cars equipped with the system used cables connecting the long-range headlamps to a lever on the steering relay while the inner long-range headlamps on the SM used a sealed hydraulic system using a glycerin-based fluid instead of mechanical cables. Both these systems were of the same design as their respective cars' headlamp leveling systems. The cables of the D system tended to rust in the cable sheaths while the SM system gradually leaked fluid, causing the long-range lamps to turn inward, looking "cross-eyed." A manual adjustment was provided but once it was to the end of its travel the system required refilling with fluid or replacement of the tubes and dashpots.
Citroën SM non-US market vehicles were equipped with heating of the headlamp cover glasses, this heat supplied by ducts carrying warm air from the radiator exhaust to the space between the headlamp lenses and the cover glasses. This provided demisting/defogging of the entire interior of the cover glasses, keeping the glass clear of mist/fog over the entire surface. The glasses have thin stripes on their surfaces that are heated by the headlight beams; however, the ducted warm air provides demisting when the headlamps are not turned on. The glasses' stripes on both D and SM cars appear similar to rear windshield glass electric defogger heating strips, but they are passive, not electrified.
2000年代に入ると、車両の操舵やサスペンションのダイナミクスだけでなく、周囲の天候や視界、車速、道路の曲率や輪郭に応じてヘッドライトのビームを移動または最適化するというアイデアへの関心が再び高まりました。主にヨーロッパの自動車メーカー、照明会社、規制当局で構成されるEUREKA組織のタスクフォースは、アダプティブフロントライティングシステム（一般にAFSと呼ばれる）の設計および性能仕様の開発に取り組み始めました。[ 146 ] BMW、トヨタ[ 147 ] 、シュコダ[ 148 ]、ボクスホール/オペル[ 149 ]などのメーカーは、 2003年以降、AFSを搭載した車両を発売しています。
以前の方向指示ヘッドランプシステムで使用されていた機械的なリンク機構とは異なり、AFSは電子センサー、トランスデューサー、アクチュエータに依存しています。その他のAFS技術には、車両のヘッドランプハウジング内の特殊な補助光学システムが含まれます。これらの補助システムは、車両と動作条件が補助光学系が生成するビームがカバーする角度で光または暗さを必要とする場合に、オン/オフを切り替えることができます。一般的なシステムでは、ステアリング角度と車両速度を測定してヘッドランプを旋回させます。[ 150 ]最も高度なAFSシステムは、道路の曲率の変化に単に反応するのではなく、 GPS信号を使用して道路の曲率の変化を予測します。
ハイビームヘッドランプの使用が正当化される状況であっても、ドライバーはそれを使用しないことが多い。[ 151 ]特にアメリカでは、交通状況、天候、道路状況の変化に応じてドライバーが適切なビームを選択してアクティブにする必要性を軽減する効果的な自動ビーム選択システムを考案する努力が長年続けられてきた。ゼネラルモーターズは、1952年にキャデラック、ビュイック、オールズモビルモデルに「オートロニックアイ」と呼ばれる最初の自動ヘッドライト調光器を導入し、この機能は1953年から他のGM車にも提供されるようになった。[ 152 ] [ 153 ]このシステムのフォトチューブと関連回路は、ダッシュボード上部の照準器のようなチューブに収められていた。アンプモジュールはエンジンルームに配置され、ダッシュボードに取り付けられたチューブユニットからの信号を使用してヘッドライトリレーを制御した。
この先駆的なシステムは、1958年にGMのガイド照明部門にちなんで「ガイドマティック」と呼ばれるシステムに取って代わられました。ガイドマティックは、よりコンパクトなダッシュボード上部のハウジングと、対向車に応じてヘッドランプがハイビームからロービームに切り替わるタイミングをドライバーがシステムの感度閾値を調整できるコントロールノブを備えていました。1970年代初頭までに、このオプションはキャデラックを除くすべてのGMモデルから廃止されました。キャデラックでは、ガイドマティックは1988年まで利用可能でした。このシステムの光センサーは琥珀色のレンズを使用しており、対向カーブなどの再帰反射式の黄色い道路標識の採用により、レンズが早期に暗くなることがあり、これが廃止の理由の一つになったと考えられます。
1950年代から1980年代にかけて、フォードとクライスラーが製造した車両にも、GM製の調光器が搭載されていた。1950年代半ばからリンカーンのいくつかのモデルに「AutoDim」と呼ばれるシステムが搭載され、その後フォード・サンダーバードや一部のマーキュリーモデルにも採用された。 1960年代から1970年代初頭にかけては、クライスラーとインペリアルの高級モデルに「Automatic Beam Control」と呼ばれるシステムが搭載されていた。
光抵抗器に基づくシステムは進化し、よりコンパクトになり、ダッシュボードからラジエーターグリルの後ろの目立たない場所に移動しましたが、ヘッドランプと街灯などの車両以外の光源を確実に区別することは依然としてできませんでした。また、ドライバーが後方から車両に近づいてもロービームに切り替わらず、車両自身のハイビームヘッドランプの道路標識の反射に反応して誤ってロービームに切り替わることもありました。アメリカの発明家ジェイコブ・ラビノウは、街灯や反射の影響を受けないスキャン式自動調光システムを考案し改良しましたが、[ 154 ]どの自動車メーカーもその権利を購入せず、問題のある光抵抗器タイプは1980年代後半まで市場に残りました。[ 155 ]
1956年、発明家のイーブン・P・ボーンは、各ヘッドライトの前にある羽根が自動的に動き、接近してくる車両の前に影を作ることで、対向車のドライバーに眩しさを感じさせずにハイビームを使用できるシステムを開発した。このシステムは「ボーン・ミッドランド・ランプ」と呼ばれたが、どの自動車メーカーにも採用されることはなかった。[ 156 ]
イメージングCMOSカメラをベースとした現行システムは、街灯、道路標識、その他の不要な信号を無視しながら、先行車や対向車を検知して適切に対応することができます。カメラベースのビーム選択機能は、2005年にジープ・グランドチェロキーで初めて搭載され、以来、世界中の自動車メーカーによって総合的な運転支援システムに組み込まれています。街灯などの道路標識から強い反射光が当たると、ヘッドライトは自動的に減光します。
インテリジェントライトシステムは、2006年にメルセデス・ベンツEクラス（W211）[ 157 ]に導入されたヘッドランプビーム制御システムで、5つの異なるバイキセノンライト機能[ 158 ]を提供し、それぞれが一般的な運転状況や天候条件に適しています。
アダプティブハイビームアシストは、メルセデス・ベンツのヘッドライト制御戦略のマーケティング名で、ヘッドライトの照射範囲を継続的に自動的に調整し、前方の他の車両にちょうど届くようにすることで、他の道路利用者を眩惑することなく常に可能な限り最大の視認範囲を確保します。 [ 159 ]これは、2009年にメルセデスEクラスで初めて導入されました。 [ 158 ]従来のロービームとハイビームの二択ではなく、ロービームからハイビームまで連続的な照射範囲を提供します。
ビームの照射範囲は、交通状況に応じて 65 メートルから 300 メートルまで変化します。交通量が多い場合、ロービームのカットオフ位置は垂直方向に調整され、前方および対向車のドライバーの目に眩しさが入らないようにしながら、視認範囲を最大化します。眩しさが問題になるほど近くに交通がない場合、システムはフル ハイビームを提供します。ヘッドランプは、フロントガラスの内側にあるカメラによって 40 ミリ秒ごとに調整され、他の車両までの距離を判断できます。[ 160 ] Sクラス、CLS クラス、C クラスにもこの技術が搭載されています。CLS では、アダプティブ ハイビームは LED ヘッドランプで実現されており、すべてのアダプティブ ライト機能を LED で実現した最初の車両です。
この技術はアダプティブドライビングビーム（ADB）としても知られています。[ 161 ] 2010年以降、キセノンヘッドランプを搭載した一部のアウディモデルでは、可変ヘッドライトレンジコントロールを備えたアダプティブライトという同様のシステムが提供されています。 [ 162 ]日本では、トヨタクラウン、トヨタクラウンマジェスタ、日産フーガ、日産シーマの最上位モデルにこの技術が搭載されています。
2022年2月まで、この技術は米国では違法でした。FMVSS 108では、道路走行が合法とみなされるためには、ヘッドランプに専用のハイビームとロービームが必要であると明記されていたからです。2021年11月に制定されたインフラ法案には、国家道路交通安全局にFMVSS 108を改正してこの技術の使用を許可するよう指示する条項が含まれており、この変更を実施するための期限は2年と定められていました。[ 163 ] [ 164 ] 2022年2月、NHTSAはFMVSS 108を改正し、米国でのアダプティブヘッドライトの使用を許可しました。[ 165 ]しかし、新しい規制はヨーロッパやアジアで施行されている規制とはかなり異なり、自動車メーカーが自社のシステムを米国市場に容易に適合させることを妨げています。[ 161 ]
グレアフリーハイビームは、カメラ駆動の動的照明制御戦略であり、ハイビームパターンの一部を選択的に遮光し、他の道路利用者をグレアから保護しながら、ドライバーに常に最大の視界範囲を提供します。[ 166 ]他の道路利用者の周囲は常にハイビーム強度で照らされますが、交通状況で制御されていないハイビームを使用した場合に通常発生するグレアはありません。[ 167 ]この絶えず変化するビームパターンには、ビームから遮光する必要のある車両が常に移動しているため、複雑なセンサー、マイクロプロセッサ、およびアクチュエータが必要です。動的な遮光は、ヘッドランプ内部の光路内で移動する可動シャドウマスクを使用して実現できます。または、アドレス指定可能なLEDエミッタまたは反射板/ミラー要素を選択的に暗くすることによって効果を実現できます。これはピクセルライトとして知られる技術です。[ 168 ]
機械制御式（非LED）でグレアフリーのハイビームを初めて採用したのは、フォルクスワーゲンの「ダイナミックライトアシスト」パッケージ[ 169 ]で、 2010年にフォルクスワーゲン・トゥアレグ[ 170 ] 、フェートン[ 171 ]、パサートに導入されました。2012年には、フェイスリフトされたレクサスLS（XF40）に、同じバイキセノンシステム「アダプティブハイビームシステム」が導入されました。
機械制御式のグレアフリーLEDヘッドランプは、2012年にBMW 7シリーズに初めて搭載された「セレクティブビーム」（ハイビーム補助機能）が最初である。2013年には、メルセデス・ベンツが同じLEDシステム「アダプティブハイビームアシストプラス」を導入した。
デジタル制御によるグレアフリーLEDヘッドランプは、2013年にアウディA8に初めて搭載されました。LEDの項を参照してください。
ヘッドランプシステムは定期的なメンテナンスが必要です。シールドビームヘッドランプはモジュール式で、フィラメントが切れるとシールドビーム全体が交換されます。1980年代後半以降に北米で製造されたほとんどの車両は、ヘッドランプレンズ・リフレクターアセンブリを使用しており、これは車の一部とみなされ、電球が故障した場合は電球のみを交換します。電球へのアクセス方法と交換方法はメーカーによって異なります。ヘッドランプの照準は、照準がずれていると危険で効果もないため、頻繁に適切にチェックおよび調整する必要があります。[ 54 ]
時間の経過とともに、ヘッドランプのレンズは劣化することがあります。路面の砂や小石による摩耗で表面に穴が開いたり、ひび割れが生じて水がヘッドランプ内部に浸入したりすることがあります。「プラスチック」（ポリカーボネート）製のレンズは曇ったり変色したりすることがあります。これは、太陽光やヘッドランプの電球からの紫外線によって、レンズに塗布されたハードコートが酸化するためです。軽微な劣化であれば、白濁した塗装の光沢を回復させるための信頼できるブランドのカーポリッシュで磨くことで修復できます。劣化が進行すると、プラスチック素材自体にまで劣化が広がり、ヘッドランプが使用不能になり、交換が必要になります。レンズを研磨したり、強く磨いたり、プラスチック製ヘッドライトの修復を行うことで、一時的には修復できますが、そうするとレンズの保護コーティングが剥がれてしまい、コーティングが剥がれると劣化がより速く、より深刻になります。高品質な修理を行うためのキットが市販されており、それを使えば、レンズを段階的に目の細かい研磨剤で磨き、その後、紫外線に強い透明なコーティング剤をスプレーすることができます。
金属、ガラス、またはプラスチックの基板上に蒸着された極薄のアルミニウム層で構成された反射板は、汚れたり、酸化したり、焼けたりして、鏡面反射性を失うことがあります。これは、ヘッドランプ内部に水が浸入した場合、規定ワット数を超える電球を取り付けた場合、あるいは単に経年劣化や使用によって発生する可能性があります。このように劣化した反射板は、清掃できない場合は交換する必要があります。
ヘッドランプのレンズに汚れが蓄積すると、運転者の視認性能を著しく低下させるほどではないレベルであっても、他の道路利用者に眩しさが増します。そのため、基準光束が 2,000 ルーメン以上の光源を使用するロービーム ヘッドランプを装備した車両には、UN 規則 48によりヘッドランプレンズ クリーナーが義務付けられています。 [ 9 ]これには、すべての HID ヘッドランプと一部の高出力ハロゲン ユニットが含まれます。規制で義務付けられていない場合でも、レンズ クリーナーが取り付けられている車もあります。たとえば、北米では UN 規則は使用されておらず、FMVSS 108ではどのヘッドランプにもレンズ クリーナーは義務付けられていませんが、許可されています。
レンズクリーニングシステムには、主に2種類あります。1つは、フロントガラスワイパーと概念的に似た小型のモーター駆動ゴムワイパーまたはブラシ、もう1つは、フロントガラスウォッシャー液を噴射してレンズを洗浄する固定式または伸縮式の高圧スプレーです。最近のレンズクリーニングシステムのほとんどはスプレー式です。これは、国連の規制により、プラスチックレンズのヘッドランプに機械式クリーニングシステム（ワイパー）を使用することが許可されていないためです[ 9 ] 。また、最近のヘッドランプのほとんどはプラスチックレンズを使用しています。初代マツダMX-5などの格納式ヘッドランプを備えた一部の車には、ランプの凹部の前面にスクイージーがあり、昇降時に自動的にレンズを拭きますが、ウォッシャー液は供給されません。
ヘッドランプカバーは、さまざまな素材（金属、ポリカーボネート、ABS樹脂、粘着ビニールフィルムなど）で作られたアフターマーケットの改造品で、車のヘッドランプに取り付けて、透過光の割合を減らしたり、透過光の色を着色したり、レンズを飛び石、虫の付着、軽微な擦り傷から保護したりします。[ 172 ]
第二次世界大戦中、民間および軍当局は、航空偵察や爆撃機による探知を妨害するために、乗用車のライトの使用を制限する灯火管制や停電を頻繁に実施した。灯火管制（ライトを消すこと）と灯火管制（フードやマスクを使って光の放出を制限すること）は、枢軸国と連合国の両方で夜間の空襲から身を守るために都市部や沿岸地域で実施された。最初の民間用ヘッドライトカバーの例の1つは、オーストラリアのニューサウスウェールズ州でリード家酪農場によって製造された。[ 173 ]
ヘッドライトカバーの使用や車両の発光特性の調整は、軍による特殊な遮光ヘッドライトおよびテールライト技術の開発だけでなく、民間分野においても継続されてきた。ヘッドライトカバーは、光量低減だけでなく、民間環境および戦闘環境の両方において、ヘッドライトを損傷から保護するためにも用いられてきた。
米国全土でヘッドライトカバーの使用を規制する法律はありません。ほとんどの地方自治体には、ヘッドライトカバーや着色フィルムの使用を規制する法律があり、透過しなければならない光の割合や、車両のヘッドライトが見える最小距離が規定されています。[ 174 ]
[...]最初の自動車は、設計と構造において馬車に非常に近いものであったため、自動車に使用された最初のランプは馬車用ランプであった。これらの馬車用ランプは、高速で移動する自動車には不向きであることが判明した。
AAA のテスト結果によると
、現在道路を走る車の 80% 以上で使用されている
ハロゲン ヘッドライト
は、時速 40 マイルという低速でも、照明のない道路を
安全に照らすことができない可能性がある。 ...ハロゲン ヘッドライトのハイ ビーム設定では、
時速 48 マイルまでの速度でしか安全に停止するのに十分な光量が得られず
、高速道路の速度ではドライバーが危険にさらされる可能性がある。...追加のテストでは、
HID
および
LED
ヘッドライトに搭載されている先進的なヘッドライト技術は、ハロゲン ヘッドライトよりも暗い道路を 25% 遠くまで照らすが、時速 45 マイルを超える速度では道路を完全に照らすことができない可能性があることが判明した。これらの先進的なヘッドライトのハイビーム設定は、ロービーム設定に比べて大幅に改善されており、最大500フィート（時速55マイル相当）の照射距離を実現しています。しかし、この改善にもかかわらず、
最も先進的なヘッドライトでさえ、昼間の十分な光量による
視認距離
には60%及ばないのが現状です。
夜間の乗用車乗員死亡率は、昼間の約 3 倍である。...
データによると、夜間のスピード違反による衝突事故で死亡した乗用車乗員の割合が高い。
安全距離確保規則 (ACDA) は、自動車の運転者に、車両の進路に現れる可能性のある障害物との衝突を回避する責任を負わせるものです。安全運転の基本的責任として広く認識されているにもかかわらず、ACDA
規則は夜間の運転者によって日常的に違反されています。
運転者の視界の範囲内で認識できる障害物を回避するために時間内に停止できない速度で自動車を運転することは、法律上過失である。この規則は一般に「前方の確実なクリア距離」規則として知られている。*** 適用上、この規則は運転者が進むにつれて常に変化し、運転者の車両と前方の視界の限界との間の距離、または車両と前方の道路や高速道路上の障害物となる、認識できる中間の静止または前進する物体との間の距離によって、いつでも測定される。このような規則は、運転者が常に適切な注意を払い、十分な距離先の道路が通行可能または明らかに安全であり、走行速度で安全に走行できると判断できることを確認することを要求するものである。
{{cite web}}:|last1=一般的な名前を持っています (ヘルプ)2008年型キャデラック・エスカレード・プラチナは、世界で初めて全LEDヘッドライトを搭載した量産車として名を馳せた。
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