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虽然整天用,但你真了解汽车大灯吗?

 xmsun2007 2017-12-13

车图腾出品,转载请注明出处

  


年底了,车突突身边很多朋友都买了新车。似乎汽车也变成一种年货了,往往会受到特别对待,并且要提前置办好。


有一位朋友买车花了二十多万,傍晚提车回家后,竟发现大灯依旧是卤素光源。面对小区里一道道煞白的氙气大灯光束,眼前的路照不清楚先不说,也让人瞬间觉得没面子。



那么问题来了,汽车工业发展了一百多年,为何会衍生出不同类型的车灯呢?


这要先从车灯的历史说起。


想象一下,19世纪中叶及以前,电力还没有被发现和应用的时候,街头的马车在夜间是怎么照明的呢?


聪明的欧洲人民发现,有灯罩的煤油灯在点亮时不会被风吹灭,所以通常在车前挂上一两盏煤油灯作为照明工具。这开启了车辆照明的时代。



汽车刚刚被发明出来的时候,虽然托马斯·爱迪生早已于1879年发明了钨丝灯泡,但由于当时的汽车采用手摇启动方式,没有蓄电池,也没有引入电气系统,因此当时的汽车都是以煤油或乙炔灯作为照明工具的



可以想象,即便车上挂上两盏煤油灯,照明亮度和照射范围都是小的可怜。再加上那时候电力还没有得到普及,马路上几乎没有路灯,可以想象,那个年代在晚上开车是怎样一种体验。


随着技术和经济的飞速发展,车速越来越高,马路也越来越平坦,所以用煤油灯为车子提供照明就不够安全了。这时候,电灯出现在汽车上了。


1898年,哥伦比亚电力汽车公司给它们生产的电动车上配备了钨丝灯泡,成为汽车应用电灯的先例。它也在1898年举办的美国波士顿车展上大放异彩,迅速成为年轻富商的首选车型。



不过问题也随之而来,随着照明亮度的提高,在照亮汽车前方的同时也造成了对向的眩目情况,严重影响了行车安全。所以1915年Guide Lamp公司推出了可以调节照射角度的车灯系统,避免会车时给对方造成眩目感。



不过,它只能调节灯泡的照射角度,以此来减轻会车时给对象司机造成的眩目感,但并不能从根本上消除这眩光。所以,美国康宁公司开发出带有光束调节功能的车灯玻璃罩,通过特殊造型的玻璃灯罩,尽可能的消除灯泡和反光碗形成的散射光,使光束更集中,这样不仅提高了照明亮度,还降低了眩光。


1924年,著名的灯具公司欧司朗进一步推出了具有远近光切换功能的大灯灯泡,远、近光照明的两根灯丝整合在一只灯座上,由于焦点位置不同从而起到不同的照明效果。



发挥一下脑洞想象一下,在近半个世纪演变出来的车灯技术是不是都非常简单?不过这也这标志着现代汽车车灯时代的开启,越来越多的汽车和零部件公司逐渐研制出了更多类型的车灯。与此同时,为了顺应法律规定,汽车上的灯光类型也变得五花八门,使车上的灯具按照类型来划分可分为前照灯、后照灯、示廓灯、刹车灯、雾灯、转向指示灯以及雾灯等类型。


现代汽车大灯的演变


在历史的更迭中,汽车灯具在技术上也实现了突破,不仅有传统的钨丝灯泡,也催生出了亮度更高的氙气灯泡、能耗更低的LED灯,以及照射距离更远的激光大灯。这其中以卤素灯泡的出现最具历史意义。



卤素灯泡是在钨丝白炽灯的基础上,将灯泡内部充入氯气和碘气两种卤族元素气体,使灯丝可以承受更高的电流和电压,抗热能力也进一步增强。同时它还利用卤钨循环原理,消除灯泡工作中变黑的情况,大幅延长了灯泡的使用寿命。卤素灯泡也成为了如今最主要的汽车光源,由于成本低廉、耐用度高,因此卤素灯泡不仅被用作大灯(包含远、近光大灯),也被用于尾灯、刹车灯、转向灯、示宽灯、雾灯以及车内的阅读灯,几乎汽车上的所有照明系统,都有卤素灯的影子。


虽然卤素灯泡已经实现了亮度、寿命和成本兼备的特点,最适合用作车灯进行大规模工业生产,但卤素灯泡利用灯丝发热进而发光的原理决定了它不可克服的先天缺陷:发热量大、耗电多、亮度受限。


所以,德国宝马汽车公司于1991年就总结出了汽车氙气放电灯的原理,希望能够改变汽车照明系统的格局。而飞利浦公司花费5年时间研制成功成熟的车用氙气放电灯,使1995年新款奔驰E级轿车成为了第一款使用氙气灯泡的车型。



氙气放电灯的英文是High intensity Discharge Lamp,简称HID。它的发光原理与卤素灯泡完全不同,它是一种气体放电灯,它利用惰性气体经高压电击形成电弧的原理,在石英灯泡内填充高压惰性气体——Xenon氙气,两个电极上分别涂有水银和碳素化合物,通过配套电子镇流器,将汽车电池12V电压瞬间提升到23KV以上的触发电压,将氙气电离形成电弧放电并使之稳定发光。



它有三个显著的优点,一是它发出的是电弧光,电能转化为光能的效率比卤素灯提高70%以上;二是有比较高的能量密度和光照强度,它拥有比普通卤素灯泡高三倍的光照强度,耗能却仅为一半左右;三是氙气灯色温高,通常能发出4300K~12000K的高色温,易于营造和日光接近的视觉条件。所以,1995年欧洲就通过法规批准可以在汽车上使用氙气灯。


氙气大灯出现之后,汽车工程师便开始尝试将更节能、更亮、发热量更低的LED灯应用在汽车上。雷克萨斯2008年推出的LS轿车第一次将LED光源应用于远近光灯之上,拉开了LED照明系统的新篇章。



它的优势很明显:一是更加节能,LED的发光效率达80%~90%,在汽车上,同样的日间行车灯,LED元件的能耗仅为卤素灯的1/20;二是寿命长,通常可达5万小时以上,比氙灯3000小时更耐久;三是LED灯组能实现精确的灯光控制,也就为真正的智能灯光系统提供了实现的可能性。


不过,LED灯泡作为汽车前照灯还要克服很多障碍:首先单个LED的光照亮度并不高,要达到氙气大灯的亮度,则必须要一个LED阵列来实现;其次LED灯泡对散热性有了更高的要求,再加上体积小集成度更高,一旦损坏无法修复。



2013年,德国欧司朗(OSRAM)发布了LED的升级技术——OLED


OLED,即有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode),又称为有机电激光显示(Organic Electroluminesence Display, OELD)。OLED的面发光让车灯的形状不再受限制,现有LED只能以点阵的方式来组成发光面,而OLED可以直接制作成车灯所需的形状,大量减少发光原件的数量。


而矩阵式LED照明技术也被应用在豪华车的智能灯光系统中。通过单独控制整组光源中的一个或几个点,就能实现智能照明的功能,就好像将整束大灯光线像素化,而每一份都可以由主控芯片来控制,以形成不同的光型、照射范围以及照射距离等。在近来的一些汽车广告中,就可以看到矩阵式OLED大灯究竟有哪些神技。



不过,LED并非汽车大灯的终极选择,近年来,车企还在研发激光大灯


激光并不是什么新技术,上个世纪中叶就已经被工程师研发出来了。很多80后小时候还玩过的激光笔,就是极光技术的一种应用。



激光相比其它光源所发出的光线,最大优势就在于激光是几乎平行的光束,它不会产生光散现象,因此其传送的能量非常集中,这也是激光能作为测距、医学、成像甚至是武器的原因。



同时激光大灯有着无可比拟的优势:一是发光率高、光散射低、照射距离远、发热量低,使其成为最完美的汽车灯具;二是激光大灯的元件可以压缩至极小的体积内,也给汽车造型设计师天马行空的车灯设计想象空间。可以说,随着技术的逐步成熟,激光大灯将逐步取代氙灯、LED灯成为高档车的首选大灯之一。


写在最后:


从煤油灯到激光大灯,汽车的照明技术随着汽车的发展不断进步。虽然激光大灯是目前最先进的汽车照明技术,也将成为未来汽车大灯发展的趋势,但它并非意味着车灯一定就要是时下流行的LED或是未来趋势的激光大灯。


选择哪种类型的大灯,是车企结合实用性、成本以及美观性进行综合考量的结果,正如车突突的朋友车上的大灯一样,虽然只是普普通通的卤素灯,但相对较低的成本换来的是更低的售价,以及车内其他配置的享受。


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