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雖然整天用,但你真瞭解汽車大燈嗎?

文| 車突突

車圖騰出品, 轉載請注明出處

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年底了, 車突突身邊很多朋友都買了新車。 似乎汽車也變成一種年貨了, 往往會受到特別對待,

並且要提前置辦好。

有一位朋友買車花了二十多萬, 傍晚提車回家後, 竟發現大燈依舊是鹵素光源。 面對社區裡一道道煞白的氙氣大燈光束, 眼前的路照不清楚先不說, 也讓人瞬間覺得沒面子。

那麼問題來了, 汽車工業發展了一百多年, 為何會衍生出不同類型的車燈呢?

這要先從車燈的歷史說起。

想像一下, 19世紀中葉及以前, 電力還沒有被發現和應用的時候, 街頭的馬車在夜間是怎麼照明的呢?

聰明的歐洲人民發現, 有燈罩的煤油燈在點亮時不會被風吹滅, 所以通常在車前掛上一兩盞煤油燈作為照明工具。 這開啟了車輛照明的時代。

汽車剛剛被發明出來的時候, 雖然湯瑪斯·愛迪生早已于1879年發明了鎢絲燈泡, 但由於當時的汽車採用手搖啟動方式, 沒有蓄電池, 也沒有引入電氣系統, 因此當時的汽車都是以煤油或乙炔燈作為照明工具的。

可以想像, 即便車上掛上兩盞煤油燈, 照明亮度和照射範圍都是小的可憐。 再加上那時候電力還沒有得到普及, 馬路上幾乎沒有路燈, 可以想像, 那個年代在晚上開車是怎樣一種體驗。

隨著技術和經濟的飛速發展, 車速越來越高, 馬路也越來越平坦, 所以用煤油燈為車子提供照明就不夠安全了。 這時候, 電燈出現在汽車上了。

1898年, 哥倫比亞電力汽車公司給它們生產的電動車上配備了鎢絲燈泡, 成為汽車應用電燈的先例。 它也在1898年舉辦的美國波士頓車展上大放異彩, 迅速成為年輕富商的首選車型。

不過問題也隨之而來, 隨著照明亮度的提高, 在照亮汽車前方的同時也造成了對向的眩目情況, 嚴重影響了行車安全。 所以1915年Guide Lamp公司推出了可以調節照射角度的車燈系統, 避免會車時給對方造成眩目感。

不過,它只能調節燈泡的照射角度,以此來減輕會車時給物件司機造成的眩目感,但並不能從根本上消除這眩光。所以,美國康寧公司開發出帶有光束調節功能的車燈玻璃罩,通過特殊造型的玻璃燈罩,盡可能的消除燈泡和反光碗形成的散射光,使光束更集中,這樣不僅提高了照明亮度,還降低了眩光。

1924年,著名的燈具公司歐司朗進一步推出了具有遠近光切換功能的大燈燈泡,遠、近光照明的兩根燈絲整合在一隻燈座上,由於焦點位置不同從而起到不同的照明效果。

發揮一下腦洞想像一下,在近半個世紀演變出來的車燈技術是不是都非常簡單?不過這也這標誌著現代汽車車燈時代的開啟,越來越多的汽車和零部件公司逐漸研製出了更多類型的車燈。與此同時,為了順應法律規定,汽車上的燈光類型也變得五花八門,使車上的燈具按照類型來劃分可分為前照燈、後照燈、示廓燈、刹車燈、霧燈、轉向指示燈以及霧燈等類型。

現代汽車大燈的演變

在歷史的更迭中,汽車燈具在技術上也實現了突破,不僅有傳統的鎢絲燈泡,也催生出了亮度更高的氙氣燈泡、能耗更低的LED燈,以及照射距離更遠的鐳射大燈。這其中以鹵素燈泡的出現最具歷史意義。

鹵素燈泡是在鎢絲白熾燈的基礎上,將燈泡內部充入氯氣和碘氣兩種鹵族元素氣體,使燈絲可以承受更高的電流和電壓,抗熱能力也進一步增強。同時它還利用鹵鎢迴圈原理,消除燈泡工作中變黑的情況,大幅延長了燈泡的使用壽命。鹵素燈泡也成為了如今最主要的汽車光源,由於成本低廉、耐用度高,因此鹵素燈泡不僅被用作大燈(包含遠、近光大燈),也被用於尾燈、刹車燈、轉向燈、示寬燈、霧燈以及車內的閱讀燈,幾乎汽車上的所有照明系統,都有鹵素燈的影子。

雖然鹵素燈泡已經實現了亮度、壽命和成本兼備的特點,最適合用作車燈進行大規模工業生產,但鹵素燈泡利用燈絲發熱進而發光的原理決定了它不可克服的先天缺陷:發熱量大、耗電多、亮度受限。

所以,德國寶馬汽車公司於1991年就總結出了汽車氙氣放電燈的原理,希望能夠改變汽車照明系統的格局。而飛利浦公司花費5年時間研製成功成熟的車用氙氣放電燈,使1995年新款賓士E級轎車成為了第一款使用氙氣燈泡的車型。

氙氣放電燈的英文是High intensity Discharge Lamp,簡稱HID。它的發光原理與鹵素燈泡完全不同,它是一種氣體放電燈,它利用惰性氣體經高壓電擊形成電弧的原理,在石英燈泡內填充高壓惰性氣體——Xenon氙氣,兩個電極上分別塗有水銀和碳素化合物,通過配套電子鎮流器,將汽車電池12V電壓瞬間提升到23KV以上的觸發電壓,將氙氣電離形成電弧放電並使之穩定發光。

它有三個顯著的優點,一是它發出的是電弧光,電能轉化為光能的效率比鹵素燈提高70%以上;二是有比較高的能量密度和光照強度,它擁有比普通鹵素燈泡高三倍的光照強度,耗能卻僅為一半左右;三是氙氣燈色溫高,通常能發出4300K~12000K的高色溫,易於營造和日光接近的視覺條件。所以,1995年歐洲就通過法規批准可以在汽車上使用氙氣燈。

氙氣大燈出現之後,汽車工程師便開始嘗試將更節能、更亮、發熱量更低的LED燈應用在汽車上。雷克薩斯2008年推出的LS轎車第一次將LED光源應用於遠近光燈之上,拉開了LED照明系統的新篇章。

它的優勢很明顯:一是更加節能,LED的發光效率達80%~90%,在汽車上,同樣的日間行車燈,LED元件的能耗僅為鹵素燈的1/20;二是壽命長,通常可達5萬小時以上,比氙燈3000小時更耐久;三是LED燈組能實現精確的燈光控制,也就為真正的智慧燈光系統提供了實現的可能性。

不過,LED燈泡作為汽車前照燈還要克服很多障礙:首先單個LED的光照亮度並不高,要達到氙氣大燈的亮度,則必須要一個LED陣列來實現;其次LED燈泡對散熱性有了更高的要求,再加上體積小集成度更高,一旦損壞無法修復。

2013年,德國歐司朗(OSRAM)發佈了LED的升級技術——OLED。

OLED,即有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode),又稱為有機電鐳射顯示(Organic Electroluminesence Display, OELD)。OLED的面發光讓車燈的形狀不再受限制,現有LED只能以點陣的方式來組成發光面,而OLED可以直接製作成車燈所需的形狀,大量減少發光原件的數量。

而矩陣式LED照明技術也被應用在豪華車的智慧燈光系統中。通過單獨控制整組光源中的一個或幾個點,就能實現智慧照明的功能,就好像將整束大燈光線圖元化,而每一份都可以由主控晶片來控制,以形成不同的光型、照射範圍以及照射距離等。在近來的一些汽車廣告中,就可以看到矩陣式OLED大燈究竟有哪些神技。

不過,LED並非汽車大燈的終極選擇,近年來,車企還在研發鐳射大燈。

鐳射並不是什麼新技術,上個世紀中葉就已經被工程師研發出來了。很多80後小時候還玩過的鐳射筆,就是極光技術的一種應用。

鐳射相比其它光源所發出的光線,最大優勢就在於鐳射是幾乎平行的光束,它不會產生光散現象,因此其傳送的能量非常集中,這也是鐳射能作為測距、醫學、成像甚至是武器的原因。

同時鐳射大燈有著無可比擬的優勢:一是發光率高、光散射低、照射距離遠、發熱量低,使其成為最完美的汽車燈具;二是鐳射大燈的元件可以壓縮至極小的體積內,也給汽車造型設計師天馬行空的車燈設計想像空間。可以說,隨著技術的逐步成熟,鐳射大燈將逐步取代氙燈、LED燈成為高檔車的首選大燈之一。

寫在最後:

從煤油燈到鐳射大燈,汽車的照明技術隨著汽車的發展不斷進步。雖然鐳射大燈是目前最先進的汽車照明技術,也將成為未來汽車大燈發展的趨勢,但它並非意味著車燈一定就要是時下流行的LED或是未來趨勢的鐳射大燈。

選擇哪種類型的大燈,是車企結合實用性、成本以及美觀性進行綜合考量的結果,正如車突突的朋友車上的大燈一樣,雖然只是普普通通的鹵素燈,但相對較低的成本換來的是更低的售價,以及車內其他配置的享受。

那麼說到這,你對汽車大燈的演變史有了更深入的瞭解了嗎?

不過,它只能調節燈泡的照射角度,以此來減輕會車時給物件司機造成的眩目感,但並不能從根本上消除這眩光。所以,美國康寧公司開發出帶有光束調節功能的車燈玻璃罩,通過特殊造型的玻璃燈罩,盡可能的消除燈泡和反光碗形成的散射光,使光束更集中,這樣不僅提高了照明亮度,還降低了眩光。

1924年,著名的燈具公司歐司朗進一步推出了具有遠近光切換功能的大燈燈泡,遠、近光照明的兩根燈絲整合在一隻燈座上,由於焦點位置不同從而起到不同的照明效果。

發揮一下腦洞想像一下,在近半個世紀演變出來的車燈技術是不是都非常簡單?不過這也這標誌著現代汽車車燈時代的開啟,越來越多的汽車和零部件公司逐漸研製出了更多類型的車燈。與此同時,為了順應法律規定,汽車上的燈光類型也變得五花八門,使車上的燈具按照類型來劃分可分為前照燈、後照燈、示廓燈、刹車燈、霧燈、轉向指示燈以及霧燈等類型。

現代汽車大燈的演變

在歷史的更迭中,汽車燈具在技術上也實現了突破,不僅有傳統的鎢絲燈泡,也催生出了亮度更高的氙氣燈泡、能耗更低的LED燈,以及照射距離更遠的鐳射大燈。這其中以鹵素燈泡的出現最具歷史意義。

鹵素燈泡是在鎢絲白熾燈的基礎上,將燈泡內部充入氯氣和碘氣兩種鹵族元素氣體,使燈絲可以承受更高的電流和電壓,抗熱能力也進一步增強。同時它還利用鹵鎢迴圈原理,消除燈泡工作中變黑的情況,大幅延長了燈泡的使用壽命。鹵素燈泡也成為了如今最主要的汽車光源,由於成本低廉、耐用度高,因此鹵素燈泡不僅被用作大燈(包含遠、近光大燈),也被用於尾燈、刹車燈、轉向燈、示寬燈、霧燈以及車內的閱讀燈,幾乎汽車上的所有照明系統,都有鹵素燈的影子。

雖然鹵素燈泡已經實現了亮度、壽命和成本兼備的特點,最適合用作車燈進行大規模工業生產,但鹵素燈泡利用燈絲發熱進而發光的原理決定了它不可克服的先天缺陷:發熱量大、耗電多、亮度受限。

所以,德國寶馬汽車公司於1991年就總結出了汽車氙氣放電燈的原理,希望能夠改變汽車照明系統的格局。而飛利浦公司花費5年時間研製成功成熟的車用氙氣放電燈,使1995年新款賓士E級轎車成為了第一款使用氙氣燈泡的車型。

氙氣放電燈的英文是High intensity Discharge Lamp,簡稱HID。它的發光原理與鹵素燈泡完全不同,它是一種氣體放電燈,它利用惰性氣體經高壓電擊形成電弧的原理,在石英燈泡內填充高壓惰性氣體——Xenon氙氣,兩個電極上分別塗有水銀和碳素化合物,通過配套電子鎮流器,將汽車電池12V電壓瞬間提升到23KV以上的觸發電壓,將氙氣電離形成電弧放電並使之穩定發光。

它有三個顯著的優點,一是它發出的是電弧光,電能轉化為光能的效率比鹵素燈提高70%以上;二是有比較高的能量密度和光照強度,它擁有比普通鹵素燈泡高三倍的光照強度,耗能卻僅為一半左右;三是氙氣燈色溫高,通常能發出4300K~12000K的高色溫,易於營造和日光接近的視覺條件。所以,1995年歐洲就通過法規批准可以在汽車上使用氙氣燈。

氙氣大燈出現之後,汽車工程師便開始嘗試將更節能、更亮、發熱量更低的LED燈應用在汽車上。雷克薩斯2008年推出的LS轎車第一次將LED光源應用於遠近光燈之上,拉開了LED照明系統的新篇章。

它的優勢很明顯:一是更加節能,LED的發光效率達80%~90%,在汽車上,同樣的日間行車燈,LED元件的能耗僅為鹵素燈的1/20;二是壽命長,通常可達5萬小時以上,比氙燈3000小時更耐久;三是LED燈組能實現精確的燈光控制,也就為真正的智慧燈光系統提供了實現的可能性。

不過,LED燈泡作為汽車前照燈還要克服很多障礙:首先單個LED的光照亮度並不高,要達到氙氣大燈的亮度,則必須要一個LED陣列來實現;其次LED燈泡對散熱性有了更高的要求,再加上體積小集成度更高,一旦損壞無法修復。

2013年,德國歐司朗(OSRAM)發佈了LED的升級技術——OLED。

OLED,即有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode),又稱為有機電鐳射顯示(Organic Electroluminesence Display, OELD)。OLED的面發光讓車燈的形狀不再受限制,現有LED只能以點陣的方式來組成發光面,而OLED可以直接製作成車燈所需的形狀,大量減少發光原件的數量。

而矩陣式LED照明技術也被應用在豪華車的智慧燈光系統中。通過單獨控制整組光源中的一個或幾個點,就能實現智慧照明的功能,就好像將整束大燈光線圖元化,而每一份都可以由主控晶片來控制,以形成不同的光型、照射範圍以及照射距離等。在近來的一些汽車廣告中,就可以看到矩陣式OLED大燈究竟有哪些神技。

不過,LED並非汽車大燈的終極選擇,近年來,車企還在研發鐳射大燈。

鐳射並不是什麼新技術,上個世紀中葉就已經被工程師研發出來了。很多80後小時候還玩過的鐳射筆,就是極光技術的一種應用。

鐳射相比其它光源所發出的光線,最大優勢就在於鐳射是幾乎平行的光束,它不會產生光散現象,因此其傳送的能量非常集中,這也是鐳射能作為測距、醫學、成像甚至是武器的原因。

同時鐳射大燈有著無可比擬的優勢:一是發光率高、光散射低、照射距離遠、發熱量低,使其成為最完美的汽車燈具;二是鐳射大燈的元件可以壓縮至極小的體積內,也給汽車造型設計師天馬行空的車燈設計想像空間。可以說,隨著技術的逐步成熟,鐳射大燈將逐步取代氙燈、LED燈成為高檔車的首選大燈之一。

寫在最後:

從煤油燈到鐳射大燈,汽車的照明技術隨著汽車的發展不斷進步。雖然鐳射大燈是目前最先進的汽車照明技術,也將成為未來汽車大燈發展的趨勢,但它並非意味著車燈一定就要是時下流行的LED或是未來趨勢的鐳射大燈。

選擇哪種類型的大燈,是車企結合實用性、成本以及美觀性進行綜合考量的結果,正如車突突的朋友車上的大燈一樣,雖然只是普普通通的鹵素燈,但相對較低的成本換來的是更低的售價,以及車內其他配置的享受。

那麼說到這,你對汽車大燈的演變史有了更深入的瞭解了嗎?

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