汽車從1886年誕生至今,從內(nèi)而外發(fā)生了翻天覆地的變化,各個(gè)廠商除了在動(dòng)力和性能上做文章,對(duì)車身上各個(gè)部件也是躍躍欲試。作為一臺(tái)車上最引人注目的部位,車燈自然不會(huì)被設(shè)計(jì)師和工程師們遺忘。從鹵素到激光,甚至現(xiàn)在還出現(xiàn)了OLED光源。雖然普及還尚待時(shí)日,但從中可以看到車燈未來(lái)的發(fā)展方向。
你可知,在鹵素?zé)舫霈F(xiàn)之前,汽車車燈還不是標(biāo)配,其簡(jiǎn)陋程度也令人發(fā)指。在汽車發(fā)展初期,人們?cè)?jīng)用煤油燈,甚至是蠟燭當(dāng)做汽車大燈的光源。這種燈在半夜開車出去,基本上起不到什么作用,天氣好的話,可能能當(dāng)個(gè)示寬燈顯示一下存在感。如果趕上惡劣天氣,這燈亮不亮的起來(lái)都是一回事兒。汽車車燈的發(fā)展和汽車本身一樣,都經(jīng)歷了一個(gè)看坎坷而漫長(zhǎng)的過(guò)程。
煤油、乙炔燈成為最早的車燈
最早的汽車是沒(méi)有大燈這么個(gè)配置的,它的出現(xiàn)完全是個(gè)巧合。1887年,一個(gè)駕駛員在黑暗的曠野上迷了路,為了照明,他使用了當(dāng)時(shí)很簡(jiǎn)陋的煤油燈。在微弱的燈光下,他順利地找到路,回了家。這可以算是史上最早的車用照明工具了。
但問(wèn)題來(lái)了,煤油燈的發(fā)光強(qiáng)度太低,無(wú)法照亮車前足夠遠(yuǎn)的路面。于是人們將1779年克魯平發(fā)明的反光鏡安裝到煤油燈后方,與其組成一支聚光大燈,這是車燈最早的雛形。這種使用了反光鏡的煤油車燈也是世界上第一支聚光燈,它能將置于反光鏡焦點(diǎn)上的發(fā)光強(qiáng)度提高500倍。
不過(guò)煤油燈的亮度實(shí)在不敢恭維,黑夜里點(diǎn)上一盞掛在車前,基本上只能起到示寬燈的作用,別人能看見你,你休想看見前方任何東西。由于煤油燈發(fā)光效率低下,所以很快被乙炔燈替代,由此車燈正式成為汽車的必備配件,開啟了燃料照明時(shí)代。乙炔車燈利用安置在腳踏板或車架上的乙炔發(fā)生器,由碳化鈣和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生。行車時(shí)的顛簸為化學(xué)反應(yīng)催化,而一旦車停下來(lái),化學(xué)反應(yīng)就變?nèi)?,乙炔氣體減少,燈光也隨之漸暗。
其實(shí)在車燈出現(xiàn)之前,1879年白熾燈就已經(jīng)被發(fā)明了。之所以沒(méi)有被用作車燈,主要是因?yàn)橹谱靼谉霟襞轃艚z的碳太過(guò)脆弱,經(jīng)不起路面的顛簸,故被棄用。而且,乙炔燈的亮度要比白熾燈高的多。所以基于種種原因,雖然這之間也出現(xiàn)過(guò)其他更高亮度的光源,乙炔燈還是一直被沿用至1925年前后。
隨著技術(shù)的發(fā)展,乙炔燈的缺點(diǎn)也逐漸被暴露出來(lái)。因?yàn)橐胰矡粢揽咳紵l(fā)光,所以在雨天的時(shí)候很容易被澆熄。此外,乙炔燃燒會(huì)產(chǎn)生大量氫氧化鈣,對(duì)皮膚有強(qiáng)烈的刺激性和腐蝕性,它對(duì)蛋白質(zhì)的溶解效果會(huì)導(dǎo)致人休克和胃穿孔等不良反應(yīng)。
白熾燈與進(jìn)化的鹵素?zé)舫蔀橹髁?/div>
時(shí)間一晃到了1913年,充入惰性氣體的鎢絲發(fā)光體白熾燈被發(fā)明出來(lái)了。這讓白熾燈的發(fā)光效率由碳絲白熾燈的1Lm/W提高到18Lm/W,強(qiáng)度的增加也讓其能夠應(yīng)付顛簸的路面。于是,有著種種缺點(diǎn)的乙炔燈被進(jìn)化后的白熾燈慢慢趕下了歷史舞臺(tái)。
這時(shí),用以啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的電啟動(dòng)機(jī)也被發(fā)明出來(lái),之后又有了蓄電池。至此,電光源車燈的必要條件湊齊了,于是白熾燈作為車燈的發(fā)展也就順理成章了。不過(guò)在早期,汽車電器設(shè)備(啟動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、蓄電池和照明設(shè)備)并不是每輛汽車的標(biāo)配,而是根據(jù)用戶需求選裝,直到1925年,電器設(shè)備才成為每輛汽車出廠時(shí)候的必備配置。
早期的電光源車燈由燈泡、反光鏡和防護(hù)玻璃組成,發(fā)出中心對(duì)稱的光線。隨著車燈亮度的增加,炫光問(wèn)題逐漸被人們重視。車輛交匯時(shí),因強(qiáng)光造成對(duì)面駕駛員眩目導(dǎo)致的車禍變的越來(lái)越多。一方面,車燈需要照亮車前100米的路面和至少2米高的障礙物,另一方面又必須保證不會(huì)影響迎面駛來(lái)的車輛,這成為車燈發(fā)展的一大矛盾。
1925年,歐司朗(西門子的子公司)發(fā)明了雙燈絲大燈,從而讓美國(guó)人開發(fā)了非對(duì)稱式前大燈。這種大燈在一個(gè)燈泡內(nèi)使用兩個(gè)燈絲作為前車燈(遠(yuǎn)光)和會(huì)車燈(近光)光源,近光燈下方有一個(gè)遮光罩,用以遮擋住照向?qū)γ孳囕v的光。你可以在路面上看到一個(gè)清晰的明暗截止線,對(duì)面車輛只會(huì)被照亮下半部分,從而避免了對(duì)面駕駛員的眩目問(wèn)題。
由于早期的汽車需要司機(jī)隨時(shí)調(diào)節(jié)火花塞點(diǎn)火時(shí)機(jī)、節(jié)氣門和阻風(fēng)門開度,以及換擋,所以燈光控制就被放倒了地板上,由腳控制。于是你可以看到,當(dāng)時(shí)的汽車地板上,除了離合、油門、剎車三個(gè)踏板之外,汽笛和汽車啟動(dòng)開關(guān)也在這里,現(xiàn)在加上燈光控制,司機(jī)就需要用腳操作6個(gè)按鈕了。當(dāng)時(shí)想要開車,沒(méi)點(diǎn)舞蹈基礎(chǔ)還真應(yīng)付不來(lái)。
白熾燈開啟汽車電氣照明時(shí)代
總之,至此開始,汽車算是正式進(jìn)入了電氣照明時(shí)代。當(dāng)然,不知足的人類必然不會(huì)就這樣滿足,白熾燈再次進(jìn)化,于是我們現(xiàn)在熟知的鹵素車燈出現(xiàn)了。這可謂是汽車照明的一次革命,它將普通白熾燈泡中充入溴碘等鹵族元素,讓鎢燈絲可以在更高的溫度工作,能效和壽命也變得更高更長(zhǎng)。于是鹵素?zé)糇鳛橐环N成熟的光源被一直沿用,時(shí)至今日我們還能在市面上大部分汽車上看到它。
鹵素?zé)艟褪前谉霟舻纳?jí)版,充入鹵族元素讓它可以發(fā)出白熾燈1.5倍的亮度,壽命也延長(zhǎng)了2到3倍。最早的鹵素車燈由法國(guó)斯貝公司生產(chǎn),為了提高白熾燈的發(fā)光效率,必須提高鎢燈絲的溫度,而溫度的升高則會(huì)造成鎢的升華。鎢元素在燈泡的玻璃罩上凝華發(fā)黑,影響光照強(qiáng)度。鹵族元素則可以與鎢發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使冷卻后的鎢重新回到鎢絲上,形成平衡的循環(huán),消除了燈泡發(fā)黑的現(xiàn)象,也能避免鎢絲熔斷。
目前基本上10萬(wàn)元左右的車型還在使用鹵素車燈,可謂老而彌堅(jiān)。當(dāng)然,鹵素?zé)艨隙ㄒ灿兴娜秉c(diǎn),比如光照強(qiáng)度不足、光線偏黃、壽命相對(duì)更低和功耗較高。于是,氙氣燈出現(xiàn)了。
亮度更高能耗更低的氙氣燈出現(xiàn)
伴隨著人們行車安全需求的提高和日益高漲的環(huán)保意識(shí),鹵素?zé)粢呀?jīng)無(wú)法滿足需要了。隨著車速越來(lái)越高,鹵素?zé)粼谝归g和低能見度環(huán)境下的亮度無(wú)法保證車輛和行人的安全;其次鹵素?zé)?0W-70W的功率也變得不太環(huán)保,而其200-300小時(shí)的壽命雖然看似不低,但和車輛整體壽命相比還是略顯得有些短。
鑒于此,1991年汽車燈具制造商海拉將氙氣車燈推向市場(chǎng)。與使用鎢絲發(fā)光體的鹵素?zé)舨煌?,氙氣燈直接在石英燈管?nèi)充入高壓惰性氣體氙來(lái)取代傳統(tǒng)的燈絲,通入23000伏的高壓電流,在兩極之間形成白色電弧發(fā)光。
與鹵素?zé)粝啾?,氙氣燈的光照?qiáng)度是前者的3倍,而能耗只有其三分之二。此外,氙氣燈的色溫與日光幾乎相同,視覺(jué)上更出色。不過(guò)由于氙氣燈在雨霧天氣下的照射想效果不如鹵素?zé)?,所以兩者一直處于同?chǎng)競(jìng)技的狀態(tài),誰(shuí)也沒(méi)有完全取代誰(shuí)。
如果說(shuō)氙氣燈的出現(xiàn)是車燈在質(zhì)量上的一次飛躍,那LED的出現(xiàn)則是車燈在藝術(shù)上的一個(gè)升華。傳統(tǒng)的鹵素和氙氣燈最多只能在結(jié)構(gòu)上做出一些調(diào)整,而LED的出現(xiàn)讓車燈的樣式開始變得藝術(shù)起來(lái)。
LED讓車燈變得更加藝術(shù)
LED聽起來(lái)名字很酷炫,但其實(shí)大家都見過(guò)也用過(guò),它就是我們初中勞技課上做收音機(jī)時(shí)候用的發(fā)光二極管。它是一種電致發(fā)光元件,由含鎵(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成。早在1936年它便被發(fā)明出來(lái),但直到90年代中期,能發(fā)出白色可見光的LED才被正式推廣。
LED的色溫介于鹵素和氙氣燈之間,但尺寸更小,光線更加聚焦,可根據(jù)設(shè)計(jì)師意愿被塑造成任意形狀,所以說(shuō)它的出現(xiàn)讓車燈變成了一種藝術(shù)品,也讓一些汽車廠商變成了“燈廠”。
因?yàn)長(zhǎng)ED點(diǎn)亮速度快、發(fā)光純度高、能耗低等特點(diǎn),它被廣泛運(yùn)用到日間行車燈和尾燈等部件上。在一些高端車型上,它也被做成大燈。最早使用LED作為大燈光源的奧迪2010年就在A8上運(yùn)用了這項(xiàng)技術(shù),A8L上裝備的矩陣式LED大燈能夠?qū)崿F(xiàn)單個(gè)LED燈光的動(dòng)態(tài)管理。它可根據(jù)傳感器反饋的數(shù)據(jù),自動(dòng)調(diào)整LED矩陣中的光源,避免燈光直射車輛和行人。
正所謂科技永無(wú)止境,當(dāng)人們認(rèn)為L(zhǎng)ED已經(jīng)足夠肩負(fù)車輛照明重任的時(shí)候,德系三強(qiáng)的寶馬、奧迪和奔馳幾乎同一時(shí)間啟動(dòng)了各自的激光大燈研發(fā)計(jì)劃。這一次,車燈的體積和亮度有開啟了飛速的進(jìn)化。
激光大燈 汽車大燈的終極形態(tài)
激光大燈相比LED,其體積只有后者的百分之一,亮度則高出千倍有余。激光大燈的的光源——激光二極管(Laser diode)與LED幾乎誕生于同一時(shí)代,雖然叫激光,但它一點(diǎn)都不耀眼。其原理是激光發(fā)光二極管的藍(lán)光燈貫穿前大燈單元內(nèi)的熒光材料,將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)擴(kuò)散的白光。
提到激光大燈,我們不由的就會(huì)想到寶馬。寶馬研發(fā)的激光燈亮度比LED高出了70%,照射距離是LED的兩倍,而體積卻小了近百倍,其長(zhǎng)度只有10微米。由于激光有能量聚集的特性,對(duì)人眼會(huì)造成極大傷害。
為了解決這一問(wèn)題,寶馬將激光在等內(nèi)進(jìn)行多次反射。激光二極管發(fā)出的光束首先會(huì)被反射到充有黃磷的透鏡中,黃磷被激光激發(fā)出白色光芒,最后這束光被反光器反射出一道明亮的白光。雖然到此為止這束光不會(huì)對(duì)人眼造成傷害了,但它的亮度依然很高,隨便亂晃還是會(huì)被人罵的。
總結(jié):
從煤油和蠟燭,直至今日的激光大燈,其過(guò)程就好比人類從山洞走出來(lái)住進(jìn)樓房。過(guò)去的人是否會(huì)料到今日的科技能讓車燈富有如此多的變化,我不知道。但我知道,未來(lái)還會(huì)出現(xiàn)更多光怪陸離,充滿想象力的汽車大燈。激光大燈只是目前的一個(gè)階段,我相信,它的發(fā)展還遠(yuǎn)不止于此。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。