我们常常把汽车的大灯比喻成眼睛,但却很少有人知道汽车的这双眼睛是如何进化而来的。每当和朋友们聊起汽车技术时,我们常常都把注意力集中在汽车发动机、车身、底盘等大部件上,而实际上汽车作为各种技术的综合体,每个系统,每个小部件都经历了许多技术变革,其中我们时常忽视的大灯技术就是个典型的例子。
从点灯到电灯
事实上,在马车时代车灯就已经出现,当时的车灯其实就是装在车上的煤油灯。汽车诞生之初,虽然电灯已经出现,但并不具备装在车上的条件。因为当时没有发电机,没有蓄电池,车上根本没有电;即便车上能够有电,以当时的灯泡灯丝材料也不成熟,寿命短且经不起颠簸。所以早期的汽车沿用的是马车的煤油灯。
后来,车上开始出现了乙炔灯,乙炔灯的亮度更高,加上聚光片的作用,照明效果得到了比较大的改善。同时,乙炔灯的抗风性也更强,所以在当时乙炔灯迅速成为了豪华车的标准配置。
1907年,钨丝白炽灯面世,相比之前的碳丝灯泡,钨丝白炽灯的钨丝的寿命和抗震性都大大提高,第二年,便有了电气公司提出将白炽灯用在汽车上的构想。
1913年凯迪拉克首次将白炽灯和电子点火系统一起应用在了汽车上。之后随着白炽灯的技术日渐成熟,汽车车灯逐渐实现了电灯化。相比乙炔灯,白炽灯不仅色温高(2700-3100K),照射距离远,不怕风吹雨打,不用担心灯被吹灭的问题。再也不用担心罐子里的乙炔烧完了。
从卤素灯到氙气灯
白炽灯似乎已经是当时汽车车灯的理想型的,但人类始终不会满足现状。1959年,有人往白炽灯中充入卤素之后发现,灯泡的亮度和寿命都得到了不小的增加。从此,卤素灯就出现了。1962年,欧洲人率先将卤素灯用在汽车大灯上,随后,耐用且低成本的卤素灯成为了汽车大灯最理想的选择。由于体积小,还令车灯的造型设计得到顺畅的发挥,卤素灯因此迅速在欧洲得到普及。但是因受制于法规,直到1978年,美国才允许汽车使用卤素灯。时至今日,卤素灯仍然广泛应用在中低档汽车上。
严格来说,卤素灯还属于白炽灯,其发光原理没有变,只是因加入了卤素之后,受热升华的钨元素可以在灯泡内循环,延长钨丝寿命。
汽车大灯真正的科技变革始于九十年代,1991年,宝马首次在其7系轿车上应用HID氙气大灯,随后,无论是原厂配置还是民间改装,氙气灯都成为了当时的首选。HID是“高强度气体放电灯”的英文缩写,由此看出,这种灯的发光原理跟白炽灯完全不同,它通过超高电压令气体放电产生电弧来发光(我们看到的闪电其实就是电弧),其亮度和色温均比卤素灯高。
HID有多种类型,但在汽车上普遍采用有氙气成分的HID,所以这种灯又称为氙气灯。车用氙气灯的色温通常在4100K到5000K之间,值得一提的是5000K的色温接近太阳光,但由于其中含较多绿光与蓝光成分,看起来呈现蓝白色光,这种光有利于驾驶员看清道路标志和指示牌。同时,氙气灯的亮度和发光效率也远高于卤素灯,在提高照明效果的同时降低了能耗。
值得注意的是,氙气灯的缺点就是成本高,因为它需要一套电路(镇流器)将汽车12V的电升压至23000V,然后输出频率为400Hz的85V(或42V)交流电,以保持电弧,因此这多处的电路就成为氙气灯的主要故障来源。尽管如此,氙气大灯自诞生以后就成为中高级汽车的首选灯光配置,直至今日。
从LED到激光灯
正当氙气大灯慢慢普及时,2004年LED大灯技术取得长足进步;2007年,雷克萨斯正式在其LS 600h 上使用LED近光灯;2008年,奥迪R8开始装备全LED大灯。从此,LED大灯成为各大车厂追逐的技术,其中应用较为广泛的当属奥迪和奔驰。LED即发光二极管,与氙气灯相比,LED大灯具有发热量小,效率高的优点,其色温可达到5400K,接近太阳光,同时颜色比氙气灯更为自然。
不过,要让LED的输出功率大道可以用做远光灯,其中需要的技术含量是比较高的,这同时也意味着其成本要高很多。因此,只有一些高档豪华车才会采用全LED大灯,一般大多数车型要么只是LED近光灯,甚至只是用来做日间行车灯或示宽灯。
而就在奥迪、奔驰还在为自家的LED大灯广为宣传的时候,宝马却在潜心研究激光大灯用于量产车的可行性。最近,世界首款搭载激光大灯的汽车——宝马i8开始上市销售,与此同时,宝马还宣布:下一代7系上将正式装备激光大灯。
没想到“激光”这个具有科幻色彩的东西会作用到汽车上,而且还是用于照明。也许在人们印象中,激光是有伤害性的,即便没有科幻电影中可以用作武器那么夸张,普通的激光也会伤害到人的眼睛。既然作为车头灯使用,当然要对其进行改造,对亮度和色温都要进行调整,最终实现对人眼和动物都无害。
激光大灯的工作原理:通过激光二极管发射出三束蓝色的激光光源,经过一个反光板折射;然后通过一个黄磷滤镜,将原本单色的蓝光转变成白光并同时扩散,最后,再经过反光罩进行光束的整理照射而出。
LED灯已经非常高大上了,为什么还要推出激光大灯呢?显然,激光大灯一定有它的优势所在。首先,激光大灯的照明效率更高,例如LED大灯能做到100流明/瓦,而激光大灯能够做到170流明/瓦,这就意味着激光大灯更节能,正好迎合了现在以及将来汽车科技发展主题——环保;
其次激光大灯比LED灯照射得更远,现在的普通大灯在远光状态下,有效照亮距离为100-200米左右,即使是LED远光灯的照亮距离也不过300米左右,而激光大灯的远光能够有效照射600米远的物体,这对于夜间行车的安全有着极大帮助。