ヘッドランプ

実用的ではない数と種類のヘッドランプが装飾目的で追加された、モッズ文化の特徴であるスクーターのフロント。

ヘッドランプは、車両の前方に取り付けられ、前方の道路を照らすランプです。ヘッドランプはヘッドライトとも呼ばれますが、最も正確な用法では、ヘッドランプは装置自体を指し、ヘッドライトは装置によって生成・照射される光線を指します。

ヘッドランプの性能は自動車時代を通じて着実に向上してきたが、これは昼間と夜間の交通事故による死亡者数の大きな差に支えられている。米国道路交通安全局によると、夜間に走行する交通量はわずか25%であるにもかかわらず、交通事故による死亡者のほぼ半数が暗闇の中で発生しているという。[ 1 ]

電車や航空機などの他の車両には、ヘッドランプの装着が義務付けられています。自転車のヘッドランプは自転車でよく使用され、一部の地域では義務付けられています。ヘッドランプは、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で駆動できます。

自動車ヘッドランプの歴史

アセチレンガスヘッドランプを備えたフォード モデルT
最初の光学式ヘッドランプレンズの一つ、Corning Conaphore。写真は選択的な黄色の「Noviol」ガラスバージョンです。
1929年式 コードL-29ウッドライトヘッドランプ付き米国特許1,679,108
上に示したのは、1917 年の Corning Conaphore ヘッドランプ レンズの広告です。

起源

最初の馬なし馬車は馬車ランプを使用していましたが、高速での移動には不向きであることが判明しました。[ 2 ]最も初期の照明では、最も一般的な燃料としてろうそくが使用されていました。[ 3 ] : 197–8

力学

アセチレンガスヘッドランプ

アセチレンガスや石油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、炎が風雨に強いことから1900年代に人気を博しました。ガスは手動で点火されます。アセチレン炎の光を投影するために、厚い凹面鏡と拡大レンズが組み合わされていました。[ 4 ]多くの自動車メーカーが、1904年式の自動車に、ライト用ガス供給管を備えたプレスト・オー・ライト社製の炭化カルシウムアセチレンガス発生器シリンダーを標準装備として提供しました。

電動ヘッドランプ

最初の電気式ヘッドランプは、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・カンパニーがコロンビア・エレクトリック・カーにオプション装備として導入しました。電気式ヘッドランプの普及を阻んだ要因は2つあります。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、十分な電流を発生できるほど小型でありながら強力なダイナモの製造が困難だったことです。[ 5 ]

ピアレス社は1908年に電気式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・オートモービル・エレクトリック・ライティング・シンジケート社は、1908年に世界初の電気自動車用ライトを完全なセットとして販売した。このライトは、8ボルトのバッテリーで駆動するヘッドランプ、サイドランプ、テールランプで構成されていた。[ 6 ]

1912 年、キャデラックは自社の車両のデルコ電気点火および照明システムを統合し、現代の車両電気システムを形成しました。

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ましたが、1917年のキャデラックシステムでは、車内のレバー操作でロービームに切り替えられるため、ドライバーは車を停止して降りる必要はありませんでした。1924年に登場したバイルクス電球は、ロービーム（ロービーム）とハイビーム（ハイビーム）の両方の光を1つの電球で発光する、世界初の近代的なヘッドランプでした。同様の設計の「デュプロ」は、1925年にガイドランプ社から導入されました。1927年には、足踏み式の調光スイッチ（ディップスイッチ）が導入され、19世紀の大部分の標準となりました。1933年から1934年にかけてのパッカード車には、3本のフィラメントを持つ3ビームヘッドランプが搭載されました。これらのビームは、高い方から低い方へ「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」と呼ばれていました。 1934年型ナッシュも3ビームシステムを採用していましたが、こちらは従来型の2フィラメント電球を使用し、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統合することで、道路側の視界を最大限に確保しながら、対向車へのグレアを最小限に抑えていました。足踏み式調光スイッチを搭載した最後の車は、1991年型フォードFシリーズとEシリーズ（エコノライン）バンでした。フォグランプは1938年型キャデラックで初めて採用され、1952年には「オートロニック・アイ」システムがハイビームとロービームの切り替えを自動化しました。

スイッチと電磁力でシフトするリフレクターを用いて路肩のみを照らす方向指示灯は、希少な1935年型タトラで1年間のみ製造され、導入されました。ステアリング連動式ライトは、1947年型タッカー・トルピードのセンターマウントヘッドライトに搭載され、後にシトロエン・DSによって普及しました。これにより、ステアリングホイールの回転に合わせてライトを進行方向に向けることが可能になりました。

1940年以降、米国で販売されるすべての車両には、片側1つずつ、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の装着が義務付けられ、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されていました。[ 7 ] 1957年に法律が改正され、車両の片側2つずつ、より小型の5.75インチ（146 mm）の丸型シールドビームヘッドランプが許可され、1974年には長方形のシールドビームヘッドランプも許可されました。[ 7 ]

メルセデス・ベンツSL 2台：右は米国仕様のシールドビーム式ヘッドランプ、左は他市場向けの通常のヘッドランプ

イギリス、オーストラリア、その他の英連邦諸国、日本、スウェーデンでも7インチのシールドビームが広く使用されていましたが、アメリカ合衆国のように義務付けられていませんでした。[ 8 ]このヘッドランプ形式はヨーロッパ大陸では広く受け入れられませんでした。ヨーロッパ大陸では、交換可能な電球やヘッドランプのサイズや形状の多様性が自動車のデザインに役立ったからです。

世界の他の地域では技術が進歩した。[ 7 ] [ 8 ] 1962年に欧州の電球およびヘッドランプ製造業者連合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、この新光源を使用したヘッドランプが欧州で発表された。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、強度規制が低かったため、これらは事実上禁止された。照明効果と車両の空力特性/燃料節約の両方の理由から、米国議会は行動を起こすよう圧力を受けていた。[ 8 ]ハイビームのピーク強度は欧州では車両片側140,000カンデラに制限されていたが[ 9 ] [ 10 ]米国では1978年にこの制限が75,000カンデラに引き上げられるまで、車両片側37,500カンデラまでに制限されていた。[ 11 ] [ 12 ]許容値の増加を利用してハイビームの強度を上げることは、ハロゲン技術への移行なしには実現できなかったため、[ 11 ]ハロゲンランプを内蔵したシールドビームヘッドランプが、米国では1979年モデルで使用できるようになりました。[ 11 ] [ 12 ] 2010年現在、ハロゲンシールドビームがシールドビーム市場を支配していますが、 1983年に交換式バルブヘッドランプが許可されて以来、この市場は急激に減少しています。 [ 8 ]

高輝度放電（HID）システムは1990年代初頭にBMW 7シリーズに初めて搭載されました。[ 13 ] [ 14 ] 1996年のリンカーンマークVIIIはHIDの初期のアメリカの取り組みであり、 DC HIDを搭載した唯一の車でした。

デザインとスタイル

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に加え、自動車におけるヘッドランプの設計と配置方法も考慮する必要があります。ヘッドランプは長年にわたり円形でしたが、これは放物面反射鏡の本来の形状が円形であったためです。反射の原理を利用することで、シンプルで対称的な円形の反射面が光を投射し、ビームを集光するのに役立ちます。[ 15 ]

1983年以前の米国以外のヘッドランプのスタイル

シトロエン DSの欧州（上）と米国（下）のヘッドランプ構成
シトロエン アミ 6のセレクティブイエローバルブ付き長方形ヘッドランプ

ヨーロッパではヘッドランプの標準化されたサイズや形状の要件はなく、該当するヨーロッパの安全基準に含まれる技術的および性能的要件を満たしていれば、ランプはどのような形状やサイズでも設計できました。長方形のヘッドランプが初めて使用されたのは1960年で、ドイツのフォード・タウヌス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ました。米国では1975年まで丸型ランプが義務付けられていたため、長方形のヘッドランプは禁止されていました。 [ 7 ]初期のヘッドランプのスタイリングの別のコンセプトは、1961年ジャガーEタイプや1967年以前のフォルクスワーゲン・ビートルに見られたような、空気力学的なガラスカバーで車体に固定された従来の丸型ランプでした。[ 16 ]

アメリカのヘッドランプのスタイル、1940～1983年

1949年式ナッシュ600のロービームとハイビーム、そしてその下の方向指示灯を組み合わせた米国標準の7インチヘッドランプ
1965年式クライスラー300のガラスカバー付き5¾インチシールドビームヘッドランプ
1979年式AMCコンコードに搭載された、下側にターンシグナルライトを備えた長方形のシールドビームヘッドランプ

アメリカ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、各州の自動車管理者連合は、すべての車両に7インチ（178mm）の円形シールドビームヘッドランプ2灯を装備するシステムを標準化しました。これは17年間認められた唯一のシステムでした。この要件により、反射鏡と電球を一体化することで、反射鏡の曇りの問題が解消されました。[ 17 ]また、ヘッドライトのビーム調整が容易になり、規格外の電球やランプが不要になりました。[ 17 ]

タッカー48には、特徴的な「サイクロプスアイ」機能が搭載されていました。それは、車のステアリング機構に接続された中央に取り付けられた3つ目のヘッドライトです。[ 18 ]このヘッドライトは、ステアリングが中央から10度以上動い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 ]

2つの丸型ランプではなく、ハイ/ローランプとハイビームランプの4つのランプのシステム5+ 車両の両側に3 ⁄ 4インチ (146 mm) の密閉型ビームを備えたシステムが、新システムを許可した州で1957年キャデラック、クライスラー、デソート、ナッシュの一部モデルに導入された。 [ 17 ]ロービームとハイビームが別々になったことで、単一ユニットで必要なレンズ設計とフィラメント配置の妥協が不要になった。 [ 20 ] 1958年モデルが市場に投入されるまでにすべての州で新しいランプが許可されると、他の車も追随した。 4灯システムによって設計の柔軟性が向上し、ロービームとハイビームの性能が向上した。 [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]ヴァージル・エクスナーなどの自動車スタイリストは、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で垂直に積み重ねた設計研究を行ったが、このような設計は量産には至らなかった。

一例として、両側に2つのヘッドランプを積み重ね、ロービームをハイビームの上に配置する方法がある。ナッシュ・アンバサダーは1957年モデルでこの配置を採用した。[ 24 ]ポンティアックは1963年モデルからこの設計を採用し、アメリカン・モーターズ、フォード、キャデラック、クライスラーも2年後に追随した。また、1965年モデルでは、ビュイック・リビエラがコンシール可能な積み重ね式ヘッドランプを採用した。アメリカで販売されたメルセデスの様々なモデルがこの配置を採用していたが、これは国内市場では電球交換式ヘッドランプがアメリカでは違法だったためである。

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では、ロービームランプがハイビームランプの外側、上方に斜めに配置されたヘッドランプが採用されていました。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イギリス車も同様の配置を採用していました。[ 25 ]

1968年、新たに施行された連邦自動車安全基準108では、すべての車両にツインまたはクアッドの丸型シールドビームヘッドランプシステムの搭載が義務付けられ、点灯中のヘッドランプの前にある装飾的または保護的な要素は禁止された。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年モデルの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・デイトナに使用されていたようなガラスで覆われたヘッドランプは許可されなくなり、米国市場向けの車両はカバーのないヘッドランプを装備しなければならなくなった。そのため、優れた空力性能を発揮するよう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達成することは困難になった。

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低くする柔軟性が得られました。[ 26 ]これらは水平方向に並べて配置することも、垂直方向に2つ重ねて配置することもできます。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種類しかありませんでした。既存の7インチ丸型に対応する200mm×142mm（7.9×5.6インチ）のハイ/ロービームユニット2個からなるシステム、または既存の5インチ丸型に対応する165mm×100mm（6.5×3.9インチ）のユニット4個（ハイ/ロービームユニット2個とハイビームユニット2個）からなるシステムです。+3 ⁄ 4 インチ（146 mm）の丸型フォーマット。

長方形のヘッドランプのデザインはアメリカ製の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 ]

インターナショナルヘッドランプスタイル、1983年～現在

1983年、フォード・モーター社の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、交換可能な電球、非標準形状、建築用ヘッドランプが認められた。このヘッドランプは、初めて硬質コーティングされたポリカーボネート製となった。これにより、1939年以来初めて、交換可能な電球を備えたヘッドランプを米国市場に搭載した車、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、ヨーロッパでは空気力学的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。非標準形状と交換可能な電球構造を備えたヨーロッパのヘッドランプと概念的には類似しているが、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、および性能仕様に準拠している。それでもなお、この米国規制の変更により、米国市場のヘッドランプのデザインは、ヨーロッパのそれに近づくことが可能になった。

隠しヘッドランプ

マツダ323Fのポップアップヘッドランプ

隠しヘッドランプは1936年にコード810/812で導入されました[ 28 ]。ヘッドランプはフロントフェンダーに取り付けられており、運転席のダッシュボードに取り付けられた小さなクランクでヘッドランプを回転させるまでは滑らかな形状でした。ヘッドランプが未使用時の 空力特性を改善し、コードの特徴的なデザイン要素の一つとなりました。

後期の隠しヘッドランプは、氷や雪、経年劣化にも関わらず正確な照準を確保するために、1つ以上の真空作動式サーボとリザーバー、関連する配管とリンケージ、または電動モーター、ギアトレイン、リンケージを必要としました。サーブ・ソネットIIIに搭載されたような隠しヘッドランプの設計では、レバー操作による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に上げていました。

1960年代から1970年代にかけて、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、ボンネットのラインを低くしながらもライトを必要な高さまで上げるという特徴を持つ多くの有名なスポーツカーがこの機能を採用していたが、2004年以降、現代の量産車モデルでは隠しヘッドライトは採用されていない。これは、歩行者が車に衝突された際に負傷するリスクを最小限に抑えるために車体の突起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に準拠することが困難であるためである。 [ 28 ]

一部の隠しヘッドランプ自体は動かず、使用してい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。ランプが点灯すると、カバーは通常、下または上に回転して邪魔にならない。例えば、1992年モデルのジャガー XJ220など。ドア機構は、1967～1970年モデルのマーキュリー・クーガーなど1960年代後半から1980年代前半の一部のフォード車のように真空ポットで作動する場合や、1966～1967年モデルのダッジ・チャージャーなど1960年代中期から1970年代後半のさまざまなクライスラー製品のように電動モーターで作動する場合がある。

規制と要件

現代のヘッドランプは電動で、車両前面の両側に1つまたは2つずつ、ペアで取り付けられています。ヘッドランプシステムはロービームとハイビームを生成する必要がありますが、これは複数ペアのシングルビームランプ、またはデュアルビームランプのペア、あるいはシングルビームとデュアルビームランプの混合で生成できます。[ 29 ]ハイビームは光のほとんどをまっすぐ前方に照射し、視認距離を最大化しますが、道路上に他の車両がいる場合は安全に使用するにはグレアが大きすぎます。上方光の特別な制御がないため、ハイビームでは霧、雨、雪による水滴の再帰反射によるバックダズルも発生します。ロービームでは上方光の制御がより厳密に、光の大部分を下向き、右側通行の国では右側、左側通行の国では左側に向けることで、過度のグレアやバックダズルのない前方視界を確保します。

ロービーム

ECE ロービーム
路面の非対称ロービーム照射 -右側の交通ビームを表示

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ます。グレアを抑制するため、他の道路利用者の目に向けられる光は制限されています。このビームは、対向車や追い越し車両など、前方に他の車両が存在する場合に使用することを目的としています。

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過大な光が入らないよう、鋭く非対称なカットオフを持つビームを規定しています。FMVSS /CMVSS 108に含まれる北米SAEビーム規格では、グレア制御はそれほど厳しくありません。[ 32 ]

ハイビーム

ECEハイビーム/メインビーム
路面を対称的に照らすハイビーム

ハイビーム（ハイビーム、ハイビーム、ハイビーム）ヘッドランプは、明るく中央に重点を置いた配光で、他の道路利用者の目に向けられる光は特に制御されません。そのため、他の運転者の眩惑を引き起こす可能性があるため、単独で道路を走行している場合にのみ使用してください。

国際ECE規則では、北米規則で許可されているよりも高輝度のハイビームヘッドランプが許可されています。[ 33 ]

交通の方向性との互換性

スウェーデンでDagen Hが左側通行から右側通行へ移行する直前に販売されたヘッドランプ。ロービームの右側へのアップキック部分を不透明のデカールで覆い、「1967年9月3日まで取り外さないでください」という警告文が記されています。

ほとんどのロービームヘッドランプは、道路の片側のみでの使用を目的として設計されています。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「左に傾斜」しており、光は下向き/左向きに分散されるため、ドライバーは対向車の目を眩ませることなく、前方の道路や標識を視認できます。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「右に傾斜」しており、光の大部分は下向き/右向きに向けられます。

欧州では、左側通行の国で右側通行用ヘッドライトを装備した車両を運転する場合、またはその逆の一定期間（休暇や移動中など）において、反対側へのビーム配分が対向車のドライバーの目を眩ませないように、ヘッドライトを一時的に調整することが法的に義務付けられている。これは、レンズの指定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る。プロジェクター式ヘッドライトの中には、ランプアセンブリ内またはアセンブリ上のレバーなどの可動要素を動かすことで、適切な左側通行用または右側通行用ビームを生成できるものがある。[ 34 ]フランスのCibié、Marchal、およびDucellierによって製造された多くのタングステン（ハロゲン以前）欧州規格ヘッドライトは、2ポジションバルブホルダーによって左側通行用または右側通行用のロービームを生成するように調整できる。

道路の左右に正しく取り付けられたヘッドランプは対向車のドライバーの目をくらませ、運転者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粘着性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、国内で登録または永久的または半永久的に使用されるすべての車両に、正しい利き手に合わせて設計されたヘッドランプの装備を義務付けています。[ 35 ] [ 36 ]北米の車の所有者は、ビーム性能が向上すると誤って信じて、日本市場向け（JDM）のヘッドランプを個人輸入して車に取り付けることがあります。実際には、このような誤った使用は非常に危険であり、違法です。[ 37 ] [ 38 ]

適切性

車のヘッドライトは時速60キロ（40マイル）を超えると前方の安全な距離を確実に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 ]この速度を超えて夜間に運転することは安全ではない可能性があり[ 39 ]、いくつかの地域では違法です[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]。

日中に使用

国によっては、日中に走行中の車両の視認性を高めるため、自動車にデイタイムランニングライト（DRL）の装備を義務付けている。DRL機能の提供方法は地域規制で定められている。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点灯、または特別なデイタイムランニングランプで提供できる。[ 47 ]ヘッドランプに関係しない機能専用のデイタイムランニングランプは、2011年2月以降に欧州連合で初めて販売されるすべての新車に義務付けられている。 [ 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月からは廃止）、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、ウルグアイがある。

構造、性能、そして目的

世界では、ビームパターンとヘッドランプ構造に関する2種類の規格が採用されています。ECE規格は米国を除くほぼすべての先進国で許可または義務付けられており、SAE規格は米国でのみ義務付けられています。かつて日本は、米国規格に類似した、道路の左側を対象とした独自の照明規制を採用していました。しかし、現在日本はECE規格に準拠しています。SAEとECEのヘッドランプ規格の違いは、主にロービームで他のドライバーに許容されるグレアの量（SAEはより多くのグレアを許容）、道路にまっすぐ照射される最小光量（SAEはより多くの光量を要求）、そしてビーム内の特定の位置における最小および最大光量が指定されている点にあります。

ECEロービームは、ビーム上部に明確な水平の「カットオフ」ラインがあるのが特徴です。ラインの下側は明るく、上側は暗いです。対向車と反対側（右側通行の国では右側、左側通行の国では左側）では、このカットオフラインは上方に傾斜または段階的に伸びており、道路標識や歩行者に光を照射します。SAEロービームにはカットオフラインがある場合とない場合があり、カットオフラインがある場合は、2つの異なるタイプに分類されます。VOL （ロービーム）は、カットオフラインがビーム左側の上部にあり、水平よりわずかに下を向いている点でECEビームと概念的に類似しています。VOR（ロービーム）は、カットオフラインがビーム右側の上部にあり、水平を向いています。[ 50 ]

それぞれのヘッドライトシステムの支持者は、相手方が不十分で安全ではないと非難している。SAEシステムの米国の支持者は、ECEロービームカットオフでは視界が短く、頭上の道路標識が不十分に照らされると主張している。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上の利点はほとんどないか全くないことが繰り返し示されている。さまざまな国による2つのシステムの受け入れと拒否は、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、すべての自動車照明装置の設計、性能、および設置は、 SAE技術規格を組み込んだ連邦およびカナダの自動車安全基準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国際化規則が参照または各国の車両法規に組み込むことで施行されています。

1940年から1983年まで、米国の法律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備が義務付けられており、日本、英国、オーストラリアなどの他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ました。他のほとんどの国、そして1984年以降の米国では、電球交換式ヘッドランプが主流となっています。

ヘッドランプは適切な照準を維持する必要があります。[ 53 ]照準に関する規制は国によって、また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照準が定められています。これにより、ハイマウントヘッドランプを搭載した車両は視認距離の点で有利になりますが、車高の低い車両のドライバーへのグレアが増加するという代償があります。対照的に、ECE規格のヘッドランプ照準角度はヘッドランプの取り付け高さと連動しており、すべての車両で視認距離がほぼ等しくなり、すべてのドライバーにほぼ等しいグレアが与えられます。[ 54 ]

明るい色

白

ECE規格とSAE規格の両方において、ヘッドランプは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では現在、新車に白色光を発するヘッドランプの装備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種類は異なり、白色の仕様は非常に広く、温白色（茶色、オレンジ色、琥珀色、黄色がかった色）から冷白色（青紫色がかった色）まで、幅広い色彩が許容されています。

選択的黄色
1957年式シトロエン2CV（選択式イエローヘッドランプと補助ランプ付き）

以前のECE規則では、選択的黄色光も認められていました。1968年に英国で行われたタングステン（非ハロゲン）ランプを用いた研究実験では、選択的黄色ヘッドランプを使用した場合、同じ強度の白色ヘッドランプを使用した場合よりも視力が約3%向上す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、交通安全に関しては黄色と白色のヘッドランプは同等ですが、黄色光は白色光よりも不快なグレアが少ないという結論が出ています。[ 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によって遮断される青色光のごくわずかな量しか放射しないため、[ 55 ]このようなフィルタリングは光出力の特性にわずかな違いしか与えないことを指摘しています。[ 57 ]また、メタルハライド（HID）電球などの新しい種類の光源を使用したヘッドランプは、フィルタリングによって、ハロゲンランプよりも高い光出力を維持しながら、視覚的に気が散る光を低減できる可能性があると示唆しています。[ 57 ]

選択的な黄色のヘッドランプはもはや一般的ではありませんが、ヨーロッパの多くの国や、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。アイスランドでは黄色の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、および存在する場合はフォグランプから選択的な黄色の光を使用することが正式に義務付けられています。[ 63 ]

フランスでは、1936年11月に自動車および交通一般中央委員会の助言に基づいて可決された法律により、選択的な黄色のヘッドライトの装着が義務付けられました。[ 64 ]黄色のヘッドライトの義務化は、不快なまぶ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月以降に道路使用のために登録された車両に適用されましたが、1939年の初めから、古い車両に選択的な黄色のライトを後付けすることで、すべての車両に拡大されることが意図されていました。実施の後の段階は、1939年9月に戦争が勃発したために中断されました。

フランスの黄色灯義務化は、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おり、選択的な黄色灯は白色灯よりも眩しさが少なく、霧の中では緑色灯や青色灯よりも拡散が少ないことが記録されています。黄色灯は、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、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ました。[ 66 ]フィルター損失により放射光の強度が約18%減少し、これがグレアの軽減に寄与した可能性があります。[ 67 ]

この義務化は1992年12月まで有効であったため[ 68 ] 、長年にわたり、フランス登録の車はどこで見ても黄色のヘッドライトが目印となっていた[ 69 ]。ただし、一部のフランス人ドライバーは、黄色のヘッドライトの義務化にもかかわらず、白色のヘッドライトに切り替えたと言われている[ 70 ] 。

この要件は自動車部門における貿易障壁として批判され、 [ 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と評した。[ 72 ]

正式な調査では、黄色のヘッドライトの方が白色のヘッドライトよりも視力がせいぜいわずかに改善されるという結果が出ており、[ 55 ] [ 56 ]、フランスの自動車メーカーであるプジョーは白色ヘッドライトが20～30％多くの光を生み出すと推定したが、正式な調査で測定された15～18％の値よりもこの推定値が大きい理由については説明していない。そしてプジョーは、車の運転手に追加の照明のメリットを享受してもらいたいと考えていた。[ 73 ]より一般的には、ヨーロッパの国別の車両技術規制は、コストのかかる厄介物と見なされていた。1988年に発表された調査では、フランスに黄色のヘッドライトを装備した車を供給するのにどれくらいのコストがかかるかという質問に対して、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コストはないと答え、ローバーは追加コストはわずかだと述べ、フォルクスワーゲンは黄色のヘッドライトによって車両生産コストが28ドイツマルク増加すると述べた。 [ 74 ]フランスの黄色灯の要件（およびその他の各国固有の照明要件）への対応は、欧州共同体全体での共通車両技術基準に向けた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イトを指定するとともに、その日以降、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できないと規定した[ 75 ] —したがって、フランスは白色ヘッドライトを装備した車両の入国を拒否できなくなった。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あった。[ 76 ]

フランスではもはや義務付けられていないものの、選択的黄色ヘッドランプは合法であり、現在の規則では「すべての自動車は、前方に2つまたは4つのライトを装備し、晴天時に夜間に100メートルの距離の道路を効率的に照らすことができる選択的黄色または白色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 ]

光学システム

レンズ光学系、側面図。光は垂直方向（図示）と横方向（図示なし）に分散されます。
ジャガーEタイプに搭載された、レンズ光学系を備えた直径7インチ（180mm）の円形シールドビームヘッドランプ。溝とプリズムが、反射鏡で集められた光を拡散・分配します。

反射ランプ

レンズ光学系

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傍に配置されます。ヘッドランプレンズに組み込まれたフレネルレンズとプリズムレンズは、光の一部を横方向および縦方向に屈折（シフト）させ、必要な配光パターンを実現します。ほとんどのシールドビームヘッドランプはレンズ光学系を備えています。[ 78 ]

反射光学系

反射光学系、側面図
ジープ・リバティの反射光学式ヘッドランプ。透明なフロントカバーレンズは保護機能のみを果たします。
ウッドライト反射光学式ヘッドランプ（1926−1932）米国特許 1.660.699。

1980年代に入ると、ヘッドランプのリフレクターは、単純な打ち抜き鋼板製の放物面形状から進化し始めました。1983年モデルのオースティン・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でした。このリフレクターは、焦点距離の異なる放物面形状で構成されており、集光と配光の効率を向上させました。[ 79 ] CAD技術の進歩により、非放物面形状で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りました。ヴァレオがCibiéブランドで初めて商品化したこのヘッドランプは、自動車デザインに革命をもたらしました。[ 80 ]

1987年米国市場向けダッジ・モナコ/イーグル・プレミアと欧州市場向けシトロエンXMは、ファセット光学レンズを備えた複合反射ヘッドランプを搭載した最初の車でした[ 81 ]。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の複合反射ヘッドランプの実験を行い、有望な結果を得ていました[ 82 ]。しかし、米国市場向けでは1990年ホンダ・アコードが初めてクリアレンズのマルチリフレクターヘッドランプを搭載しました。これは日本のスタンレーによって開発されました[ 83 ] [ 84 ] 。

所望のパターンで光を分配するための光学系は、レンズではなくリフレクター自体に設計されています。使用される開発ツールと技術に応じて、リフレクターは最初から特注形状として設計される場合もあれば、完成品のサイズと形状を模した放物面から設計される場合もあります。後者の場合、表面全体を修正することで、特別に計算された複雑な輪郭を持つ個々のセグメントを作成します。各セグメントの形状は、それらの累積的な効果によって必要な配光パターンが生成されるように設計されます。[ 78 ]

現代のリフレクターは、圧縮成形または射出成形されたプラスチックで作られるのが一般的ですが、ガラスや金属製の光学リフレクターも存在します。反射面はアルミニウム蒸着で、非常に薄いアルミニウムの酸化を防ぐため透明なオーバーコーティングが施されています。複雑なリフレクターを備えたヘッドランプの設計と製造には、極めて厳しい公差を維持する必要があります。

デュアルビームリフレクターヘッドランプ

夜間の運転は、対向車のヘッドライトの眩しいグレアにより困難で危険です。グレアを発生させることなく前方の道路を十分に照らすヘッドランプは、長い間求められてきました。最初の解決策は、抵抗式の調光回路でヘッドランプの明るさを低下させることでした。これは、傾斜式リフレクターに取って代わられ、後にハイビームとロービームを備えたデュアルフィラメントバルブへと発展しました。

2フィラメントヘッドランプでは、リフレクターの焦点に正確に位置するフィラメントは1つだけです。1つのリフレクターで2フィラメント電球から2つの異なるビームを生成するには、主に2つの方法があります。

アメリカのシステム

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フィラメント密閉型ビームランプおよび9004、9007、H13型の2フィラメント交換式電球では、ハイビームのフィラメントが焦点に位置し、ロービームのフィラメントは焦点から外れています。右側通行の国で使用する場合、ロービームのフィラメントは焦点よりわずかに上方、前方、左方に配置されています。そのため、ロービームのフィラメントを点灯すると、ビームが広がり、ヘッドランプ軸よりわずかに下方および右方に移動します。9004型のような横置きフィラメント電球は、フィラメントを水平にしてのみ使用できますが、軸方向フィラメント電球は、ヘッドランプ設計者がビームパターンを最適化したり、ロービームの左右方向の照射角を調整したりするために、回転または「時計回り」に調整することができます。後者は、ロービームのフィラメントを上方・前方・左方向の位置に動かして右側交通用のロービームを生成するか、上方・前方・右方向の位置に動かして左側交通用のロービームを生成することによって実現されます。

一部の2フィラメント密閉ビームでは、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効果を最大化し、ハイビームのフィラメントを焦点からわずかに後方右下に配置します。どちらの手法でも、2つのビーム間の相対的な方向シフトは同じです。右側通行の国では、ロービームはわずかに下向き右向き、ハイビームはわずかに上向き左向きになります。ただし、レンズ光学系は、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。

ヨーロッパのシステム

ヨーロッパの伝統的な方法では、1つのバルブでロービームとハイビームを発光させ、リフレクターの軸に沿って2本のフィラメントを配置します。ハイビームのフィラメントは焦点上に、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上方に配置されます。ロービームのフィラメントの下には、 165°の円弧を描くカップ型のシールド（「グレーブスシールド」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、このシールドはリフレクターの対応する下部に影を落とし、本来であればリフレクターに当たって地平線上に投射される下向きの光線を遮断します。バルブはヘッドランプ内で回転（または「クロック」）され、グレーブスシールドの位置が調整されます。これにより、光がリフレクターの下半分の15°のくさび形に当たるようになります。これは、ECEロービーム配光特性におけるアップスイープまたはアップステップ特性を作り出すために用いられます。反射鏡内での電球の回転位置は、生成されるビーム パターンの種類と、ヘッドランプが対象とする市場の 交通の方向性に応じて異なります。

このシステムは、1954年に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年にハロゲンH4電球にも使用されました。1992年には、米国の規制が改正され、HB2および9003に再指定されたH4電球の使用が許可されました。これらの電球は、製造公差が若干異なることが規定されています。これらの電球は、H4電球と物理的にも電気的にも互換性があります。[ 85 ]同様の光学技術が使用されていますが、反射鏡やレンズ光学系が異なり、欧州型ではなく米国型のビームパターンを形成しています。

それぞれのシステムには、長所と短所があります。米国式は、リフレクタとレンズの全領域が使用されるため、歴史的にロービーム内の総光量が多くなりましたが、同時に、米国式は伝統的にグレアの原因となる上向きの光の制御が非常に少なく、そのため米国以外では広く受け入れられませんでした。さらに、米国式では、ロービームとハイビームで著しく異なる配光を作り出すことが困難です。ハイビームは通常、ロービームの大まかなコピーであり、わずかに上方および左方にシフトしています。欧州式では、リフレクタの表面積の 60% のみがロービームの作成に使用されているため、伝統的に総光量が少ないロービームが生成されました。ただし、ロービームのフォーカスとグレアの制御はより簡単に実現できます。さらに、リフレクタとレンズの下側 40% がハイビームの形成に確保されているため、ロービームとハイビームの両方を最適化できます。

1990年代と2000年代の発展

複合リフレクター技術とH13などの新しいバルブ設計を組み合わせることで、グレイブスシールドを使用せずに欧州タイプのロービームとハイビームの照射パターンを実現できるようになりました。また、1992年に米国でH4バルブが承認されたことで、ロービームとハイビームの照射面積を欧州方式で60%と40%に分割する方式が米国でも一般的になりました。そのため、米国とECEのビーム間で、有効照射面積とビーム全体の光量に必ずしも差はなくなりました。リフレクター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作られています。

プロジェクター（多楕円体）ランプ

プロジェクター光学系、側面図
メルセデス・ベンツCクラスのプロジェクターヘッドランプ

このシステムでは、フィラメントが楕円反射鏡の一方の焦点に配置され、ランプの前面にコンデンサーレンズが備えられています。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によってロービームのカットオフが行われます。シェードの端の形状と光学系における正確な位置によって、カットオフの形状と鮮明度が決まります。[ 78 ]シェードは、ソレノイド駆動のピボットによって下げられ、ロービームを提供する一方、ハイビームを提供する際には光路から取り外すことができます。このような光学系は、バイキセノンプロジェクター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内に固定されている場合は、別途ハイビームランプが必要です。コンデンサーレンズには、カットオフの鮮明度を下げるために、フレネルレンズやその他の表面処理が施されている場合があります。現代のコンデンサーレンズには、一部の光を反射式道路標識 のある上方に向けるように特別に設計された光学的特徴が組み込まれています。

ヘラ社は1911年にアセチレンヘッドランプ用の楕円光学系を導入したが、車両照明の電化に伴い、この光学技術は数十年にわたって使用されなかった。最初の近代的な多楕円体（プロジェクター式）自動車ランプは、クライスラー社とシルバニア社の合弁事業で製造された補助ヘッドランプ、スーパーライトであり、1969年と1970年のフルサイズダッジ車にオプション装備された。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でハイビームでは眩しさが大きすぎる場合に、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設計された。[ 86 ]

プロジェクター式ヘッドランプは、1981年にピニンファリーナがジュネーブオートサロン向けにデザインしたコンセプトカー、アウディ・クォーツに搭載されて登場した。[ 87 ]ドイツではヘラとボッシュ、フランスではシビエがほぼ同時に開発したプロジェクター式ロービームは、ビーム出力に対して、より奥行きは深くなったものの、より正確なビームフォーカスとはるかに小さい直径の光学パッケージを可能にした。1986年式BMW 7シリーズ（E32）は、多楕円体ロービームヘッドランプを採用した初の量産車だった。[ 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り、それがエンジンルームのかなり奥まで伸びる場合があることである。

光源

タングステン

最初の電気ヘッドランプの光源はタングステンフィラメントであり、ヘッドランプバルブまたはシールドビーム内の真空または不活性ガス雰囲気中で動作しました。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、消費する電力に比べて発光量が少ないです。また、このようなランプの通常動作中に、タングステンはフィラメントの表面から蒸発してバルブガラスに凝結し、バルブガラスを黒くします。これによりフィラメントの光出力が低下し、黒くしていないバルブガラスを通過する光の一部が遮られますが、シールドビームユニットでは黒化の問題はそれほど大きくありませんでした。その大きな内部表面積により、タングステンの蓄積の厚さが最小限に抑えられたからです。これらの理由から、単純なタングステンフィラメントは自動車のヘッドランプではほぼ廃止されています。

タングステンハロゲン

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有効発光効率を向上させます。フィラメント温度が高い場合、ワット入力あたりのルーメン出力が高くなるため、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を使用した場合よりも、輝度寿命が大幅に長くなります。同じ輝度であれば、ハロゲンサイクル電球は寿命も長くなります。欧州設計のハロゲンヘッドランプ光源は、一般的に、低出力の通常のタングステンヘッドランプ光源と同じ消費電力で、より多くの光量を提供するように構成されています。対照的に、米国設計の多くは、法定最低基準を超える光量を維持しながら、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。一部の米国製タングステンハロゲンヘッドランプ光源は、非ハロゲンヘッドランプ光源よりも初期光量が低い場合があります。[ 91 ]アメリカの産業界が初めてタングステンハロゲン技術の導入を選択した際、主張された利点は、理論上の燃費向上と、配線およびスイッチ定格の低減による車両製造コストの削減だった。アメリカのハロゲンハイビームでは、初めて車両1台あたり15万カンデラ（cd）の明るさが許可され、視認性が向上した。これは非ハロゲン制限の7万5000カンデラの2倍だったが、それでもヨーロッパの国際制限である22万5000カンデラには遠く及ばなかった。1983年に交換可能なハロゲン電球がアメリカのヘッドランプに許可されて以降、アメリカの電球開発では長寿命と低消費電力が重視され、一方ヨーロッパの設計では光学精度と最大出力が優先され続けた。[ 91 ]

H1ランプは、世界初のタングステンハロゲンヘッドランプ光源でした。1962年に欧州の電球・ヘッドランプメーカー連合によって発表されました。この電球は単軸フィラメントで、 12.0ボルトで55ワットの消費電力を誇り、13.2V駆動時には1550ルーメン±15%の明るさを発します。1964年にはH2（55W @ 12.0V、1820ルーメン @ 13.2V）が、1966年には横フィラメントのH3（55W @ 12.0V、1450ルーメン±15%）が発売されました。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などに現在も広く使用されています。H2は、ランプへのバルブホルダー接続が複雑で、寿命が短く、取り扱いが難しいため、現在では主流ではありません。これらの理由から、H2は新しいランプ設計での使用のために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に現在も製造されています）が、H1とH3は現在も使用されており、これら2つの電球は1993年に米国で合法化されました。[ 93 ]より最近のシングルフィラメント電球の設計には、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 ]多くの電球タイプの24ボルトバージョンは、トラック、バス、その他の商用車や軍用車両で使用できます。

H4バルブ（cm）
H7電球

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電球であるH4（60/55 W @ 12 V、1650/1000 lm ±15% @ 13.2 V）[ 94 ]は1971年に発売され[ 13 ]、すぐに米国を除く世界中で主流のヘッドランプ電球になりました。米国ではH4は現在でも自動車での使用が合法ではありません。1989年に、米国はHB2と呼ばれる電球の独自の規格を作成しました。これはH4とほぼ同じですが、フィラメントの形状と位置のばらつきに対する制約が厳しく、[ 95 ] [ 96 ]消費電力と光出力は米国のテスト電圧12.8Vで表されます。[ 97 ]

米国で初めて導入されたハロゲンヘッドランプバルブは、1983年に発売されたHB1/9004でした。これは12.8ボルトの横置きデュアル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ルーメンの明るさを発します。9004の定格出力は、12.8ボルトでハイビームが65ワット、ロービームが45ワットです。米国で承認されているその他のハロゲンバルブには、HB3（65ワット、12.8ボルト）、HB4（55ワット、12.8ボルト）、HB5（65/55ワット、12.8ボルト）があります。[ 98 ] H4を除く、欧州で設計され国際的に承認されたすべてのバルブは、現在、米国の要件に適合するヘッドランプでの使用が承認されています。

ハロゲン赤外線反射（HIR）

タングステンハロゲン電球の更なる発展形として、可視光を透過し赤外線を反射する二色性コーティングが施されたものがあります。この電球のガラスは球形または管状です。反射し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、抵抗加熱のみでは達成できないほど高温になります。過熱されたフィラメントは、消費電力を増加させることなく、より多くの光を発します。[ 99 ]

高輝度放電（HID）

リンカーンMKSのHIDプロジェクターロービームヘッドランプが点灯

高輝度放電ランプ（HID）は、フィラメントの白熱ではなく、電気アークで光を発生させます。アークの高い強度は、アークチャンバー内で気化する金属塩によって発生します。HIDランプはタングステンランプよりも高い効率を備えています。HIDランプはハロゲン電球に比べて光量が多いため、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、HIDヘッドランプのサイズを維持することで、より強力なビームパターンを生成することができます。

自動車用HIDは一般的に「キセノンヘッドランプ」と呼ばれることもありますが、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。キセノンガスは、ランプが始動直後から十分な光量を発揮し、起動時間を短縮します。街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る場合があります。

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、明らかに青みがかった色合いを示すことがあります。

改修

ハロゲンヘッドランプにHIDバルブを後付けすると、配光と出力が変化します。[ 100 ]アメリカ合衆国では、FMVSS 108に準拠していない車両照明は公道走行ができません。[ 100 ]配光が変更され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は公道走行ができなくなります。[ 101 ]アメリカ合衆国では、非準拠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、すべてのサプライヤーに対して販売停止またはリコールを実施しました。[ 102 ]

ヨーロッパやECE規則を適用している多くの非ヨーロッパ諸国では​​、オートバイを除いて、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システムと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、HIDランプが元々装備されていない車両には通常装備されていません。

歴史

1992年に、最初の量産ロービームHIDヘッドランプがHella社とBosch社によって製造され、 BMW 7シリーズのオプションとして1992年から利用可能になりました。[ 13 ] [ 14 ]この最初のシステムは、紫外線を遮断するガラスシールドやタッチセンサー式の電気安全カットアウトのない、D1と呼ばれる交換不可能な内蔵電球を使用しています。[ 103 ]この名称は、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年にアメリカで初めて採用されたHIDヘッドランプは、1996–98年リンカーン・マークVIIIで、マスクなしの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と呼ばれています。これは、信頼性がACシステムより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には採用されず、 1997年にオスラムがシルバニアを買収した後に廃止されました。現在、世界中のHIDヘッドランプはすべて、標準化されたAC駆動の電球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HIDヘッドライトが初めて搭載されました。[ 104 ] [ 105 ]

手術

HIDヘッドランプバルブは低電圧DC電流で動作しないため、内蔵または外付けのイグナイターを備えたバラストが必要です。イグナイターは、D1およびD3システムで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またはバラストの一部です。バラストはバルブへの電流を制御します。イグニッションとバラストの動作は、以下の3段階で行われます。

  1. 点火：高電圧パルスを用いて電気アークを発生させます（スパークプラグと同様の仕組み）。このアークはキセノンガスをイオン化し、タングステン電極間に導電チャネルを形成します。このチャネル内の電気抵抗が減少し、電極間に電流が流れます。
  2. 初期段階：電球は制御された過負荷で駆動されます。アークが高出力で作動するため、カプセル内の温度は急速に上昇します。金属塩が蒸発し、アークが強まり、スペクトルがより完全になります。電極間の抵抗も低下し、電子安定器制御装置がこれを検知し、自動的に連続点灯に切り替わります。
  3. 連続動作：すべての金属塩が気相状態にあり、アークは安定した形状となり、発光効率は公称値に達します。安定器は安定した電力を供給するため、アークのちらつきは発生しません。安定した動作電圧は、D1およびD2システムでは85ボルトAC、D3およびD4システムでは42ボルトACです。矩形波交流電流の周波数は通常400ヘルツ以上です。
ハイビームインジケーターの例
ヘッドライトインジケーターの例

コマンドは多くの場合、ステアリングホイールの近くにあり、ダッシュボードには特定のインジケーターが表示されます。

電球の種類

2014年式トヨタ・アバロンのヘッドランプには、「クアドラビーム」スタイルのHIDロービーム、ハロゲンハイビーム、そしてフロントポジションライト機能を提供するために低輝度で点灯するLEDデイタイムランニングライトが搭載されている。

HIDヘッドランプは35～38ワットの電力で2,800～3,500ルーメンの光量を生み出し、ハロゲンフィラメントヘッドランプ電球は12.8Vで40～72ワットの電力で700～2,100ルーメンの光量を生み出します。[ 94 ] [ 106 ] [ 107 ]

現在生産されているバルブのカテゴリーは、D1S、D1R、D2S、D2R、D3S、D3R、D4S、D4Rです。Dは放電（discharge）を表し、数字は型式指定です。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、かなりの短波長紫外線（UV）を生成しますが、バルブのアーク管の周囲にはUV吸収性の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ることはありません。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に敏感な部品や材料の劣化を防ぐために重要です。「S」ランプ（D1S、D2S、D3S、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型光学系で使用されます。「R」ランプ（D1R、D2R、D3R、D4R）は、リフレクター型ヘッドランプ光学系で使用するため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を備えており、ロービーム配光の上部付近に明暗の境界（カットオフ）を光学的に作り出すのに役立ちます。自動車用HIDランプは、シールドがあるにもかかわらず、かなりの近紫外線を放射します。

2014年トヨタカローラロービームにはLED照明、ハロゲンハイビーム、そしてフロントポジションライト機能を提供するために低輝度で点灯するLEDデイタイムランニングライトが装備されています。

色

工場出荷時に装着されている自動車用HIDヘッドランプの相関色温度は4200Kであるのに対し、タングステンハロゲンランプは3000Kから3550Kです。自動車用HIDヘッドランプの分光分布（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は太陽光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）よりも標準化された太陽光（100）に非常に近い値です。研究では、ヘッドライトにおけるこの程度のCRIの変動が安全性に重大な影響を与えないことが示されています。[ 108 ] [ 109 ] [ 110 ] [ 111 ]

利点

安全性の向上

自動車用HIDランプは約3000ルーメン、90Mcd /m²の明るさであるのに対し、ハロゲンランプは1400ルーメン、30Mcd/m²の明るさです。HIDランプ用に設計されたヘッドランプ光学系は、より実用的な光を生成します。研究によると、高性能なHIDヘッドランプを使用すると、ハロゲンヘッドランプよりも運転者が道路上の障害物に迅速かつ正確に反応することが示されています。[ 112 ]したがって、高性能なHIDヘッドランプは運転の安全性に貢献します。[ 113 ]一方、HIDヘッドランプのグレアは他の運転者の視界を妨げ、交通の安全性を低下させる可能性があるという主張もあります。

有効性と出力

発光効率は、生成される光量と消費されるエネルギー量の比です。HIDランプはハロゲンランプよりも高い効率を提供します。最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排出量も削減されます（エンジン稼働時間の30%がライト点灯であると仮定した場合、1.3 g/km）。

長寿

HID電球の平均寿命は2000時間であるのに対し、ハロゲンランプは450～1000時間である。[ 114 ]

デメリット

グレア

HIDヘッドランプを装備した車両（オートバイを除く）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の装備も義務付けられています。これらの措置はいずれも、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減らすことを目的としています。北米ではECE規則48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、義務付けられていません。[ 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、特定の強度レベルにおいて、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%グレアが強いことが示されています。[ 116 ]

水銀含有量

HIDヘッドランプバルブのD1R、D1S、D2R、D2S、および9500型には、有毒な重金属である水銀が含まれています。水銀を含む車両部品の廃棄は、米国EPA規制など、世界中でますます規制が厳しくなっています。2004年以降に生産されている新しいHIDバルブD3R、D3S、D4R、およびD4S型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。

料金

HIDヘッドランプは、製造、設置、購入、修理に非常に多くのコストがかかります。HIDヘッドランプの追加コストは、消費電力の低減による燃料費の節約額を上回る可能性がありますが、このコスト上のデメリットは、ハロゲン電球に比べてHIDバルブの寿命が長いことで、ある程度相殺されます。

導かれた

内部にLEDヘッドランプ
アウディA4に搭載されたデジタル制御アダプティブノングレアマルチLEDヘッドランプ技術

タイムライン

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イトのアプリケーションは2004年から開発が進められています。[ 122 ] [ 123 ] 2004年にアウディは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 LS 600h / LS 600h Lに、初の量産型LEDロービームが工場装着されました。ハイビームとターンシグナル機能にはフィラメント電球が使用されていました。ヘッドランプは小糸工業株式会社が供給しました。

2007年にAL-Automotive Lighting社製の全機能をLED化した最初のヘッドランプがV10アウディR8スポーツカーに導入されました（北米を除く）。[ 126 ]

2009年、2009年型キャデラック・エスカレード・プラチナに搭載されたヘラ社製ヘッドランプは、北米市場向け初の全LEDヘッドランプとなった。[ 127 ]

2010 年に、アダプティブ ハイビームとメルセデスが「インテリジェント ライト システム」と呼ぶ機能を備えた初の全 LED ヘッドランプが、 2011 年メルセデス CLSに導入されました。

2013年、アウディはフェイスリフトされたA8に、25個の個別LEDセグメントを備えた、初のデジタル制御式フル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導入しました。 [ 128 ]このシステムは、対向車や先行車に直接照射される光を減光しますが、その間のゾーンや横のゾーンには十分な光を照射し続けます。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。左右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、数ミリ秒単位で周囲の状況に完全に電子的に適応します。これらのLEDは、制御ユニットによって個別に点灯、消灯、または調光されます。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切る前であっても、ビームの焦点がカーブに向かってシフトされます。 2014年：メルセデス・ベンツは、 2014年にフェイスリフトされたCLSクラスに、24個の個別セグメントを持つマルチビームLEDと呼ばれる同様の技術を導入しました。[ 129 ]

2010年の時点では、トヨタ・プリウスに搭載されているようなLEDヘッドランプは、ハロゲンとHIDヘッドランプの中間の出力を提供していました。 [ 130 ]システム消費電力は他のヘッドランプよりもわずかに低く、寿命が長く、より柔軟な設計が可能です。[ 131 ] [ 132 ] LED技術が進化し続けるにつれて、LEDヘッドランプの性能はHIDヘッドランプに近づき、それに匹敵し、おそらくいつかはHIDヘッドランプを上回るまで向上すると予測されていました。[ 133 ]それは2013年半ばまでに起こり、メルセデス・ベンツSクラスに同等のHIDセットアップよりも高い性能を発揮するLEDヘッドランプが搭載されました。[ 134 ]

近年の自動車に搭載されているLEDヘッドランプは、明るすぎて他のドライバーの目をくらませるという批判が広がっている。連邦自動車安全基準108はLED導入以来更新されておらず、一部のメーカーは、規制値に基づいて測定された部分で暗くなる一方で、残りの部分は過剰に明るくなるようにヘッドランプを設計していると報告されている。[ 135 ]

コールドレンズ

LEDが登場する以前、ヘッドランプに使用されていたすべての光源（タングステン、ハロゲン、HID）は赤外線を放射しており、ヘッドランプレンズに付着した雪や氷を溶かし、それ以上の積もりを防ぐことができました。しかし、LEDにはそのような機能はありません。LEDヘッドランプの中には、LED背面のヒートシンクから熱を前面レンズの内面へ移動させて温めるタイプもあれば、レンズの融解機能を備えていないタイプもあります。

レーザ

アウディのマトリックスレーザーヘッドランプ（コンシューマーエレクトロニクスショー2014）

レーザーランプは、鏡を使ってレーザーを蛍光体に照射し、そこから光を発します。レーザーランプの消費電力はLEDランプの半分です。 2014年のル・マン24時間レースのヘッドランプとしてアウディが初めて開発しました。[ 136 ]

2014年、BMW i8は、この技術をベースにした補助ハイビームランプを搭載した最初の量産車となりました。[ 137 ]限定生産のアウディR8 LMXは、スポットランプ機能にレーザーを採用し、低照度条件での高速走行時に照明を提供します。ロールスロイス・ファントムVIIIは、ハイビーム照射距離が600メートルを超えるレーザーヘッドライトを採用しています。[ 138 ]

自動ヘッドランプ

ヘッドライトを自動点灯するシステムは1950年代半ばから存在していました。1952年、GMはオールズモビルとキャデラック向けに自動ヘッドライト調光システム「オートロニック・アイ」を発表しました。[ 139 ] 1964年には、このシステムが拡張され、光電セルを用いて周囲の光量変化を検知する「トワイライト・センチネル」が誕生しました。一部のバージョンには遅延ダイヤルが搭載されており、高架下やトンネル内を走行する際など、一時的な光量変動による不要なヘッドライトの点灯を防ぐことができました。[ 140 ]その後、フォード・モーター・カンパニーの高級車にも「オートランプ」と呼ばれる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の光の量を検出します。国連規則第48号は、アダプティブ・フロントライティング・システム（AFS）とアダプティブ・メイン・ヘッドランプの動作とテストの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、作動している場合、トンネルや暗い環境など、周囲光量が1,000ルクス未満の場所で走行しているときは、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、前方の車両の運転手にグレアをより目立たせ、それが前方の車両の運転手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を解決し、安全上の利点を確保できます。

ビーム照準制御

ヘッドランプレベリングシステム

ヘッドランプの水平調整

1948年、シトロエン 2CVはフランスで発売され、機械式ロッドリンケージを介してノブで運転者が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た。これにより、運転者は車内の乗客や荷物の荷重を補正するためにヘッドランプの垂直方向の向きを調整できた。 1954年、シビエは車両のサスペンション システムにリンクされた自動ヘッドランプ レベリング システムを導入し、運転者の介入なしに、車両の荷重に関係なくヘッドランプを正しい方向に向けることができました。 この装備を備えた最初の車両はPanhard Dyna Zでした。 1970年代初頭、ドイツおよび他のヨーロッパ諸国では​​、乗客や荷物で車体後部が重くなってランプの照射角度が上がりグレアが生じる傾向がある場合に、運転者が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方向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 システムの義務付けを開始しました。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「0」、「1」、「2」、「3」と記された回転スイッチでビームの高さを調整します。「0」は、車に荷物が積載されていないときの「通常の」(最も高い) 位置です。

北米を除く世界のほとんどの地域で施行されている国際化ECE規則48は、現在、車両の様々な積載条件下でヘッドランプの垂直方向の照射角を維持しなければならない範囲を限定的に規定している。車両が積載量に関係なくヘッドランプの照射角を正しく維持できるアダプティブサスペンションを装備していない場合、ヘッドランプレベリングシステムが必要となる。 [ 9 ]この規則では、2,000ルーメンを超えるロービーム光源（例えばキセノン電球や特定の高出力ハロゲン）を備えたヘッドランプを装備している車両の場合、この防眩対策のより厳格なバージョンが規定されている。このような車両には、積載量や道路の傾斜による車両の傾斜度合いを感知し、運転者が操作することなくヘッドランプの垂直方向の照射角を自動的に調整してビームを正しい方向に向けるヘッドランプセルフレベリングシステムを装備しなければならない。[ 9 ]

北米の規制では、ヘッドライトの自動レベル調整システムは義務付けられていません。しかし、2007年の調査では、高出力光源だけでなくすべてのヘッドライトに自動レベル調整装置を装備することで、視界の改善とグレアの軽減といった安全性の面で大きなメリットが得られることが示唆されています。[ 143 ]

方向指示灯

1928年式ウィリス・ナイト70Aツーリングの方向指示灯（ステアリング）ヘッドランプ（中央）
シトロエン DSの方向指示（ステアリング）ヘッドランプ– ドライバーはカーブでもはっきりと見ることができます。

これらはコーナリング時の照明を改善します。一部の自動車では、ヘッドランプがステアリング機構に接続されており、前輪の動きに合わせてヘッドランプが追従します。チェコスロバキアのタトラ社は、この技術をいち早く導入し、1930年代に中央に方向指示灯を備えた車両を製造しました。アメリカの1948年型タッカー・セダンにも、ステアリングシステムに機械的に接続された3つ目の中央ヘッドランプが装備されていました。

1967年フランスのシトロエンDSと1970年のシトロエンSMには、車両のステアリングとサスペンションシステムからの入力に応じて車内ヘッドランプの水平位置と垂直位置を調整する精巧なダイナミックヘッドランプポジショニングシステムが搭載されていました[144]。

当時、米国の規制により、このシステムは米国で販売されるモデルから削除されることが義務付けられていました[ 145 ]

このシステムを搭載したDシリーズ車では、長距離ヘッドランプをステアリングリレーのレバーに接続するケーブルが使用されていましたが、SMの内側の長距離ヘッドランプでは、機械式ケーブルの代わりにグリセリンベースの流体を使用した密閉式油圧システムが採用されていました。これらのシステムは、それぞれの車両のヘッドランプレベリングシステムと同じ設計でした。Dシステムのケーブルはケーブルシース内で錆びやすく、SMシステムでは徐々に流体が漏れ、長距離ランプが内側に向きを変え、「寄り目」のように見えました。手動で調整することも可能でしたが、移動距離の端に達すると、流体の補充、またはチューブとダッシュポットの交換が必要でした。

米国市場以外で販売されたシトロエン SM の車両には、ヘッドランプのカバーガラスを加熱する機能が装備されていました。この熱は、ラジエーターの排気口からヘッドランプ レンズとカバーガラスの間の空間に温風を送るダクトによって供給されていました。これにより、カバーガラスの内側全体の曇り/くもりが除去され、ガラスの表面全体がクリアな状態に保たれました。ガラスの表面にはヘッドライトの光線によって加熱される細い縞模様が付いていますが、ヘッドランプが点灯していないときは、ダクトから送られる温風によって曇りが除去されます。D モデルと SM モデルの両モデルのガラスの縞模様は、リアウインドシールド ガラスの電動デフォッガーの加熱ストリップに似ていますが、受動的なものであり、電化されていません。

アダプティブフロントライティングシステム（AFS）

オペル ベクトラCの先進的なフロントライティング システム

2000年代初頭、車両のステアリングやサスペンションのダイナミクスだけでなく、周囲の天候や視界の状況、車両の速度、道路の曲率や輪郭に応じてヘッドライトのビームを動かしたり最適化したりするアイデアへの関心が再燃した。主に欧州の自動車メーカー、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（AFS）と呼ばれるものの設計と性能仕様の開発に取り組み始めた。[ 146 ] BMW、[ 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年からAFSを搭載した車両を発売している 。

AFSは、従来の方向指示灯システムで採用されていた機械的な連結機構とは異なり、電子センサー、トランスデューサー、アクチュエーターを採用しています。その他のAFS技術としては、車両のヘッドランプハウジング内に設置された特殊な補助光学系があります。これらの補助光学系は、車両や運転状況に応じて、補助光学系が照射するビームの角度に応じて点灯または消灯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速を測定してヘッドランプを回転させます。[ 150 ]最も先進的なAFSシステムは、道路の曲率変化に単純に反応するのではなく、 GPS信号を用いて曲率変化を予測します。

自動ビーム切り替え

ハイビームヘッドランプの使用が正当化される状況でも、ドライバーはそれを使用しないことが多い。[ 151 ]交通、天候、道路状況の変化に応じてドライバーが正しいビームを選択して点灯させ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ための努力が、特にアメリカで長い間続けられてきた。ゼネラルモーターズは1952年にキャデラック、ビュイック、オールズモビルのモデルに「Autronic Eye」と呼ばれる最初の自動ヘッドライト調光器を導入した。この機能は1953年から他のGM車にも提供された。[ 152 ] [ 153 ]このシステムの光電管と関連回路は、ダッシュボードの上にある照準器のような管に収められていた。エンジンルームには、ダッシュボードに取り付けられた管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する増幅モジュールが設置されていた。

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ハウジングと、ドライバーがシステムの感度閾値を調整し、対向車に反応してヘッドランプをハイビームからロービームにいつ切り替えるかを決定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モデルから撤廃されました。キャデラックには1988年までガイドマティックが搭載されていました。このシステムの光センサーには琥珀色のレンズが使用されていましたが、対向車線などの黄色の反射道路標識の採用により、これらの標識が早期に暗くなるという問題が生じ、これが廃止につながったと考えられます。

フォードとクライスラー製の車両にも、1950年代から1980年代にかけてGM製の調光装置が搭載されていました。「オートディム」と呼ばれるシステムは、1950年代半ばからリンカーンのいくつかのモデルに搭載され、最終的にはフォード・サンダーバードと一部のマーキュリーにも搭載されました。クライスラーとインペリアルの高級モデルには、1960年代から1970年代初頭にかけて、 オートマチック・ビーム・コントロールと呼ばれるシステムが搭載されていました。

ラビノウ調光器

フォトレジスターをベースとしたシステムは進化を遂げ、小型化が進み、ダッシュボードからラジエーターグリル裏の目立たない場所へと搭載場所が移行したが、それでもヘッドライトと街灯などの車両外光源を確実に区別することはできなかった。また、後方から車両に接近した際にロービームに切り替わらず、車両のハイビームヘッドライトが道路標識に反射すると、誤ってロービームに切り替わることもあった。アメリカの発明家ジェイコブ・ラビノウは、街灯や反射光に影響されないスキャン式自動調光システムを考案・改良したが[ 154 ]、どの自動車メーカーもその権利を購入せず、問題のあるフォトレジスター型は1980年代後半まで市場に残っていた[ 155 ] 。

ボーン・ミッドランドランプ

1956年、発明家のイーヴン・P・ボーンは、各ヘッドライトの前方にあるベーンが自動的に動き、接近する車両の前方に影を作り出すシステムを開発しました。これにより、接近するドライバーに眩しさを与えることなくハイビームを使用できるようになったのです。「ボーン・ミッドランド・ランプ」と呼ばれるこのシステムは、どの自動車メーカーにも採用されませんでした。[ 156 ]

カメラベースの調光器

イメージングCMOSカメラをベースにした現在のシステムは、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、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採用され、それ以来、世界中の自動車メーカーの包括的な運転支援システムに搭載されてきました。道路標識に明るい光が反射すると、ヘッドライトが減光されます。

インテリジェントライトシステム

Aクラスのインテリジェントライトシステム

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あり、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条件や気象条件に適しています。

アダプティブハイビーム

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あり、ビームが他の前方の車両にちょうど届くように継続的に自動的に調整することで、他の道路利用者を眩惑することなく常に最大限の視界範囲を確保するものです。[ 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 ]これは、従来のロービームとハイビームの2者択一ではなく、低く照準を合わせたロービームから高く照準を合わせたハイビームまで、連続したビーム到達範囲を提供します。

ビームの範囲は、交通状況に応じて65〜300メートルの間で変化します。交通量が多い場合は、ロービームのカットオフ位置を垂直に調整して、先行車や対向車のドライバーの目にグレアを与えないようにしながら視界を最大化します。グレアが問題になるほど交通量が少なくなると、システムはハイビームをフルに使用します。ヘッドランプは、フロントガラスの内側に取​​り付けられたカメラによって40ミリ秒ごとに調整され、他の車両との距離を測定できます。[ 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がLEDヘッドランプで実現されています。これは、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）とも呼ばれています。[ 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に、同様のシステムである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が搭載されています。[ 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 シーマのトップグレード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あった。FMVSS 108では、道路走行が合法とみなされるためには、ヘッドランプは専用のハイビームとロービームを備えていなければならないと明記されていたためである。2021年11月に成立したインフラ法案には、この技術の使用を許可するように国家道路交通安全局（NHTSA）に指示する文言が含まれており、この変更を実施する期限は2年とされていた。[ 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た。[ 165 ]しかし、新しい規制は欧州やアジアで施行されている規制とは大きく異なり、自動車メーカーが米国市場にシステムを容易に適合させることを妨げている。[ 161 ]

グレアフリーのハイビームとピクセルライト

グレアフリーハイビームは、カメラ駆動による動的照明制御戦略であり、ハイビームパターンからスポットやスライスを選択的に遮光することで、他の道路利用者をグレアから保護しながら、運転者に最大限の視界を継続的に提供します。[ 166 ]他の道路利用者の周囲は常にハイビームの強度で照らされますが、交通中に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が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、アクチュエータが必要です。動的なシャドウイングは、ヘッドランプ内の光路内で移動する可動シャドウマスクによって実現できます。または、アドレス指定可能なLEDエミッターまたはリフレクター/ミラー要素を選択的に暗くすることでこの効果を実現できます。この技術はピクセルライトとして知られています。[ 168 ]

最初の機械制御式（LEDではない）グレアフリーハイビームは、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、同一のバイキセノンシステムである「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シリーズに初めて導入されました。「セレクティブビーム」（防眩ハイビームアシスト）です。2013年には、メルセデス・ベンツが同様のLEDシステム「アダプティブハイビームアシストプラス」を発表しました。

初のデジタル制御式LEDグレアフリーヘッドランプは、2013年にAudi A8に導入されました。LEDセクションをご覧ください。

ケア

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た場合はシールドビーム全体を交換します。1980年代後半以降に製造された北米のほとんどの車両では、ヘッドランプレンズ・リフレクターアセンブリが車体の一部とみなされており、電球が切れた場合は電球のみを交換します。電球へのアクセスと交換の方法はメーカーによって異なります。ヘッドランプの照射方向は、正しく点検・調整する必要があります。照射方向がずれていると危険であり、効果も発揮しません。[ 54 ]

ヘッドランプレンズは時間の経過とともに劣化します。道路の砂や小石による摩耗で穴が開き、ひび割れてヘッドランプ内に水が浸入することがあります。「プラスチック」（ポリカーボネート）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、塗装されたレンズのハードコートが太陽やヘッドランプバルブからの紫外線によって酸化されることによって起こります。軽微な劣化であれば、チョーク塗装の輝きを取り戻すための評判の良い車の研磨剤を使って磨くことができます。さらに進行すると、劣化がプラスチック素材自体にまで広がり、ヘッドランプが使用できなくなり、完全に交換する必要が生じます。レンズをサンディングしたり、強く磨いたり、いわゆる「プラスチック製ヘッドライトの修復」を行うことで、ある程度の時間は稼げますが、レンズの保護コーティングが剥がれてしまい、劣化がさらに早く、より深刻になります。レンズを段階的に細かい研磨剤で磨き、紫外線耐性のクリアコーティングのエアゾールを吹き付ける、高品質の修理キットもご用意しています。

リフレクターは、金属、ガラス、またはプラスチックの基板上に極めて薄い層状に蒸着されたアルミニウム蒸着物でできており、汚れ、酸化、または焼けにより、鏡面反射性を失うことがあります。これは、ヘッドランプ内に水が浸入した場合、規定の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リフレクターは、洗浄できない場合は交換する必要があります。

レンズクリーナー

シュコダ イエティのヘッドランプ ウォッシャーの動作

ヘッドランプレンズに汚れが蓄積すると、たとえ運転者の視界を著しく低下させるほどではないにしても、他の道路利用者へのグレアを増大させます。そのため、UN規則48では、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搭載した車両には、ヘッドランプレンズクリーナーの装着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。一部の車両には、規則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ます。例えば、北米ではUN規則は使用されておらず、FMVSS 108ではヘッドランプへのレンズクリーナーの使用は許可されていますが、義務付けられていません。

レンズクリーニングシステムには、主に2種類あります。小型のモーター駆動式ゴム製ワイパーまたはブラシで、概念的にはワイパーに似ています。もう1つは、固定式または伸縮式の高圧スプレーで、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します。最近のレンズクリーニングシステムはスプレー式ですが、これは、国連規則では機械式クリーニングシステム（ワイパー）をプラスチックレンズのヘッドランプに使用することを許可しておらず、[ 9 ] 、最近のヘッドランプのレンズはプラスチック製であるためです。オリジナルのマツダMX-5など、格納式ヘッドランプを備えた一部の車では、ランプの凹部の前面にスクイジーがあり、レンズの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。

カバー

ヘッドランプカバーは、様々な材料（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）から作られたアフターマーケットの改造品で、自動車のヘッドランプに被せて光の透過率を減らしたり、透過光の色を変えたり、飛び石、虫の飛び散り、軽微な擦り傷からレンズを保護したりするために使われます。[ 172 ]

第二次世界大戦中、民間および軍当局は、航空偵察機や爆撃機による探知を妨害するため、乗用車のライトの使用を制限する「ブラウンアウト」や「ブラックアウト」を頻繁に実施しました。ブラックアウト（ライトの消灯）とブラウンアウト（フードやマスクによる光の放出制限）は、枢軸国と連合国の両方において、夜間の空襲から身を守るため、都市部や沿岸地域で実施されました。民間用ヘッドライトカバーの最初の例の一つは、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の酪農場によって製造されました。[ 173 ]

ヘッドライトカバーの使用と車両の光の改造は、軍における特殊なブラックアウト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、民間部門においても継続して行われてきました。ヘッドライトカバーは減光用途に加え、民間および戦闘環境の両方においてヘッドライトの損傷防止にも活用されてきました。

合法性

米国全土において、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では、ヘッドライトカバーやスモークの使用を規制する法律があり、透過光量や車両のヘッドライトが見える最低距離などが規定されています。[ 174 ]

参照

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