自動車照明の歴史

1920年頃に電気照明が使われるようになるまでは、最初期の自動車にはろうそく、オイルランプ、カーバイドランプが用いられていた。ろうそくからLEDランプへ、自動車照明の歴史をたどる散策である。

ろうそくとオイルランプ

ろうそくやオイルランプは、19世紀初頭にはすでに家庭だけでなく、馬車や自転車にも使われていました。1890年ごろになると、これらの光源が最初期の自動車にも用いられるようになるのは自然な流れでした。前後および側面に光が見えるろうそくランプやオイルランプは、主に「自分の存在を周囲に知らせる」ためのものでした。道路をよりよく照らすための前照灯が登場するのは1900年ごろで、カーバイドランプが使われ始め、走行速度も上がっていった時期にあたります。これにより、照明のない道路でも夜間走行が可能になりました。下の写真は、1895年製パナール・ルヴァッソール・フェートンに取り付けられたろうそくランプで、Louwman Museumで見ることができます。

ろうそくはランプの下にある筒状のホルダーに入っている。ろうそくの下にあるねじばねが、燃えている間ずっとろうそくを所定の位置に押し上げ、完全に燃え尽きるまでランプの中に保つ仕組みになっている。当時はオイルランプもよく使われており、風の影響を受けにくく、ろうそくよりもやや明るい光を出した。1908年の最初のフォード・モデルTには、テールライトとしてオイルランプが、ヘッドライトとしてカーバイドランプが装備されていた。このモデルに電気式の照明が備わるのは1915年になってからである。下の写真は、1899年製のド・ディオン・ブートン Vis a Vis 3HP を写したもので、側面には真ちゅう製のオイルランプが、前面のヘッドライトには1つの美しい真ちゅう製カーバイドランプが取り付けられている。

カーバイドランプ

カーバイドランプは、1892年にトーマス レオポルド ウィルソンによって発明され、当初は電気がまだなかった屋内照明のほか、海上の目印となる灯台、炭鉱、そして自転車などで使われていた。自動車への利用が始まったのは1900年頃からである。カーバイドランプは、カルシウムカーバイドと水の化学反応によって発生するアセチレンガスを燃焼させることで、強い白色光を放つ。カーバイド気化器の内部には下室があり、そこに粒状のカルシウムカーバイドが入れられ、ふたとばねによって所定の位置に固定されている（図参照）。

屋根裏部屋には給水タンクがあり、調整バルブを使って水がカルシウムカーバイドの上に滴下する量を調節します。水滴の量の調整によってアセチレンガスの発生量が決まり、それが炎の大きさやランプの光量にも影響します。発生したアセチレンガスはガス管を通ってランプユニット内のバーナーへ送られます。ランプはマッチまたはフリント式ライターで点火します。気化器とランプは別々のユニットになっている場合が多いですが、1903年式のスパイカー60-HP（ロウマン・ミュージアムで展示、写真参照）のように、気化器とランプが1つのユニットにまとめられているカーバイドランプもあります。

カーバイドランプは非常に明るい白色光を発し、そのためヘッドライトとして適しています。また、風や雨の影響も受けにくいです。ただしランプ自体は高価で、燃焼後の灰の除去、定期的な給水、カルシウムカーバイドの追加など、こまめなメンテナンスが必要です。

電気照明

1879年にトーマス・エジソンが発明した最初の電気ランプには、いくつかの欠点があった。ランプは真空にしたガラス球の中に炭素のフィラメントを入れた構造だった。炭素フィラメントの寿命はわずか40時間で、効率、つまり光の出力も非常に限られていた。1920年以降、炭素フィラメントはタングステン（wolfram）フィラメントに置き換えられ、ランプの寿命は1500時間となり、光の出力も約10％向上した。

最初の電気式テールライトは1915年に登場し、1919年からはカーバイドランプに代わる電気式ヘッドライトが利用できるようになった。1920年以降、ガソリンエンジン自動車には電気照明用のダイナモが一般的に装備されるようになった。電気式ヘッドライトやテールライトの装飾部品は、当初はカーバイドヘッドライトやオイルランプと同様に、車体とは別個のユニットとしてボディに取り付けられていた（写真参照）。

1930年代になると、ヘッドライト、テールライト、ウインカーは、カロッツェリアデザイナーによってボディ形状の中に組み込まれるようになった。とはいえ例外的なデザインもあり、例えばフォルクスワーゲン・ビートル（写真参照）や1953年式フォード・アングリアのサイドウインカーなどがその代表例である。

ウインカーを作動させると、センターピラーから電球付きの矢印状のアームがせり出してきて、その方向に曲がることを示していた。これは対向車にも後続車にも非常に分かりやすい合図だった。しかしその後、この構造は突き出したアームが人に接触してけがをさせるおそれがあるとして禁止され、代わりにフロントフェンダーに小型のサイドウインカーランプが取り付けられるようになった。ところが実際にはこの位置も理想的とは言えず、2010年ごろから新型車ではサイドウインカーがフロントフェンダーから左右のドアミラー内へと一斉に移されることになった。これは、法規でドアミラーが接触時に折りたたまれてけがを防ぐ構造であることが求められるようになったためである。結果として、フォルクスワーゲン・ビートルや1950年代の他のモデルのように、再びウインカーが車体から外側に突き出すデザインに戻った形となった。

カーバイドランプと同様に、最初期の電気式ヘッドライトにも、対向車をまぶしくさせてしまうという欠点かありました。これをある程度抑えるために、放物面反射鏡とレンズか用いられるようになりました。1924年には、Bilux や Duplo と呼はれる、2本のフィラメントを持つ電球か発明され、改良か進みました。1本はロービーム用、もう1本はハイビーム用てす。ロービーム用のフィラメントには半分に遮光か施されており、約80メートル先まて路面を照らすように光束か向けられています。このため、対向車は光による妨けを受けません。一方、ハイビーム用のフィラメントは、車の前方約150メートルまての路面と周囲全体を照らしますか、そのため対向車は強いまふしさを感し゛てしまいます。このため、対向車か近ついてくる状況てハイビームを使用することは許可されていません。道路の街灯によって、ロービームたけて走行することか可能になっていますか、照明のない道路てはハイビームかしはしは不可欠てあり、対向車か来たときに手動てロービームへ切り替える操作は、今てもしはしは忘れられてしまいます。ハイビームとロービームを自動て切り替える仕組みはすてに開発されていますか、量産車にはあまり採用されていません。その一方て、自動防眩機能付きのルームミラーは、すてに一般的な装備となっています。

シールドビームからハロゲンへ

1940年、アメリカでは乗用車用ヘッドライトを統一するために、丸型のシールドビーム式ヘッドライトが導入されました。レンズ、リフレクター、フィラメントが1つの密閉ユニットに収められ、寸法も規格化されていました。この標準化されたヘッドライトユニットは、アメリカでは法律によって義務化されました。

1960年以降、この標準ヘッドライトユニットはヨーロッパと日本のほぼ全ての自動車メーカーに採用されました。しかし、ヨーロッパで1970年代に交換式ハロゲンランプが登場したことで、この状況は急速に変化しました。ロービームとハイビーム用の2本のフィラメントを備えたデュプロ交換式H4ハロゲンランプは、従来の白熱電球と比べて寿命が長く、光量も大きかったため、ヨーロッパで非常に人気がありました（写真のH4ハロゲンランプ参照）。

さらに、ヨーロッパの自動車メーカーやランプメーカーは、スタイリングの観点から、自動車のボディに一体化された流線形のランプ構造を好んでいた。こうしたコンセプトは、さまざまなヘッドライトデザインを認可する手続きがあまりに複雑になるという理由から、アメリカでは禁止された。その結果、アメリカとヨーロッパでは自動車のフロントデザインが異なるようになり、アメリカ市場向けの車ではポップアップ式ヘッドライトが採用されるなどの違いが生じた。最終的には、アメリカも1983年以降、シールドビーム式ランプから、交換可能なハロゲンバルブを用いるヨーロッパ型の空力デザインランプユニットへと完全に移行した。

LED shomei

LED (Light Emitting Diode) ランプの技術は、1960年代初頭に発明されました。自動車生産において最初にLEDランプが採用されたのは1993年で、当初はテールライトと第3ブレーキライトにのみ使用されていました。LEDがヘッドライトおよびデイタイムランニングランプ (Daytime Running Lamp) として導入されたのは2004年からです。

現代のLEDランプは、従来の白熱電球やハロゲンランプと比べて、5万時間を超える長寿命と、1ワットあたり300ルーメンを超える高い光効率を実現しています。また、衝撃に強く、コストも比較的低く抑えられます。さらにLED照明には、ほとんど立ち上がり時間がないという大きな利点があります。安全性の面でも、これは非常に大きなメリットです。従来の白熱電球は明るくなるまでに約0.3秒かかりますが、LED照明は1マイクロ秒未満で点灯します。時速100kmで高速道路を走行中に急ブレーキを踏んだ場合、LEDブレーキランプなら前車のブレーキ点灯を0.3秒早く認識でき、その分およそ10メートルも制動距離に余裕が生まれます。このような理由から、第3のブレーキランプにはLED照明の使用が義務付けられています。

安全のための照明

徐々に、照明や信号に関する法律も増え、安全性を高めることが目的とされるようになりました。これは、よりよく見えるようにすることと、よりよく見られるようにすることの両方を指します。光の強さ、光の色、車両に取り付けられる各種ランプの大きさや位置などは、統一性を持たせるために法律で定められました。また、自動車メーカーや照明業界からも多くの改良案が出されました。例えば、ステアリングホイールを元に戻したときに方向指示器が自動的にオフになる仕組みや、カーブを曲がる際にヘッドライトが進行方向に合わせて向きを変える機構などです。

また、ヘッドライトのレベライザーが導入され、その後義務化された。車に荷物や追加の乗員を積み込むと車体の後ろ側が沈み込み、対向車に向けられたロービームがまぶしさを与えてしまう。自動でヘッドライトの高さを調整する最初の車は、1954年のパナール Dyna Z であった。1970年代には、積載状態に応じて電気的にヘッドライトの高さを調整できる、運転席の手動ダッシュボードスイッチが開発された。最終的には、完全自動のヘッドライトレベライザーシステムも登場した。

研究者たちは自動車用照明の改良に絶えず取り組んでいます。本記事では、キセノンやレーザー照明、走行状況や天候に応じて光を制御するインテリジェントシステムなど、自動車に用いられる全ての光源については扱っていません。確かなのは、より良く、より省エネルギーで、より安全に暗闇を照らす光源が常に追求されているということです。