要問汽車上什麼電器最重要,毫無疑問燈光絕對無出其右。如果沒有汽車大燈,我們駕駛著汽車在夜間會寸步難行, 而有了優質的光源之後,我們的夜間行駛之路會更有保障,所以追求更優質的光源就成了車主和廠商共同的目標。從最初的汽燈到電燈,從燈泡到LED,再到雷射大燈,從最開始單純用於照明,到現在用在夜視、裝飾等各種用途。本文我們就來聊聊汽車大燈發展歷程。
煤油燈:1886年-1904年
汽車剛誕生時,幾乎什麼功能都沒有,更別談車燈了。據說1887年,一個駕駛員在黑暗的曠野上迷路時,是一家民用手提燈把他引回家。這也被稱為汽車上最早的照明工具。
但是煤油燈的發光強度太低,並不能滿足照亮車前足夠遠路面的要求。所以為了提高前方路面照度,人們採用的辦法是將克魯平反光鏡安置在煤油燈後,使煤油燈成為世界上第一隻聚光大燈,這也是車燈的最早雛形。
乙炔燈:1905年-1925年
不過因為發光效率低下的緣故,煤油燈很快就被乙炔燈所替代。可能有人會質疑,早在1879年白熾燈便已經被發明為何乙炔燈會捷足先登應用在汽車上呢?這是因為,當時的真空白熾燈泡的燈絲是由碳絲做成的,太脆弱的燈絲禁不起路上的顛簸,無法應用在車燈上。而且當時乙炔燈所能達到的亮度幾乎比電燈亮一倍,所以乙炔燈當仁不讓的成為了當時車燈的首選。在這之後也出現了其他高度光源,但都因為種種原因未獲成功,最終只有乙炔燈成為早期車燈的穩定光源,而且一直沿用到1925年前後。
當然,隨著汽車的發展,乙炔燈的缺點也逐漸暴露出來了。首先乙炔燈是依靠燃燒發光,很容易被路上的雨水澆滅,在惡略天氣下行車簡直成為了司機們的噩夢。其次,乙炔燈的耐用度與剛剛面世的白熾燈相比強不到哪裡,加之燃燒後的乙炔會產生大量鹼石灰(Ca(OH)2),這種對蛋白質有溶解效果的有害物質落在皮膚上會產生強烈刺激性和腐蝕性,嚴重的會導致人休克、胃穿孔等不良反應。
乙炔燈工作原理:
乙炔是利用裝置在汽車腳踏板或車架上的輕便型乙炔發生器由碳化鈣和水發生化學反應而產生的。在行車的過程中,晃動的車身剛好為乙炔的產生提供便利條件,但缺點在於,一旦你停下車來,反應便沒有那麼強烈,隨著乙炔產生的減少,車燈也就會逐漸變暗。
白熾燈、滷素燈:
因此,隨著電燈的發展,耐用度的提升,乙炔燈連同著它的缺點逐漸退出了車燈歷史的舞臺。取而代之的是日漸成熟的白熾燈。螺旋鎢絲白熾燈相比於原來的碳絲白熾燈的照射強度提升了50%。螺旋鎢絲白熾燈的出現可以說是真正開始了汽車照明電氣化發展的歷史,之前的煤油燈和乙炔姑且算是野史吧。
雖然早在1898年,哥倫比亞電動公司就推出了一輛搭載鎢絲燈的電動車。但就如前文所說,纖細的燈絲很容易在顛簸的路面斷裂,再加之沒有聚焦裝置,電燈的首秀並不能算是成功,這也正是乙炔燈能夠沿用到1925年之久的原因。
不過普通白熾燈的發光效率不高,於是更節能的滷素燈誕生了,初期用於車燈的滷素燈誕生於1960年代,廠商則是後來大名鼎鼎的海拉。
什麼是滷素燈:
滷素燈其實就是生活中我們使用白熾燈的升級版,加入滷族元素的應用,能使得白熾燈的亮度提高1.5倍,同時使用壽命也是普通白熾燈的2-3倍。為了提高白熾燈的發光效率,首先,必須提高鎢絲的溫度,但相應會造成鎢的升華,並凝華在玻璃殼上使之發黑。在白熾燈中充入滷族元素或滷化物,利用滷鎢循環的原理可以消除白熾燈的玻殼發黑現象,這就是滷素燈的來由。
氙氣大燈:
伴隨著交通環境的變化以及汽車安全性、環保性的提高,白熾燈已經不能滿足需要了,首先白熾燈系列亮度不夠,由於車速越來越快,夜間以及低能見度的環境下,亮度不夠直接影響車輛和行人的安全。其次是不環保,一個滷素車燈的功率就達到50W~70W,能量消耗比較大,而且因為白熾燈發光是以鎢絲通電為基礎,鎢絲高溫發光必然會有損耗,雖然200~300小時的壽命比燃料燈具牛×很多,但是和汽車的整體壽命相比,白熾燈系列的壽命還是太短。
針對白熾燈系列亮度低、費電、壽命短等不足,90年代,專業的車燈製造商海拉將技術成熟的氙氣車燈推向市場。氙氣燈打破了愛迪生發明的鎢絲髮光原理,在石英燈管內填充高壓惰性氣體,取代傳統的燈絲,以23000伏高壓電流刺激氙氣發光,在兩極間形成完美的白色電弧。氙氣車燈亮度是滷素燈的三倍,能耗是其的一半,使用壽命更是滷素燈的七倍。簡單的說,只要不人為損壞,車輛十餘年的使用壽命內,不需要換車燈。
不過剛開始應用的氙氣大燈會給對面的司機造成眩光,這對於安全是一種隱患,後期自動大燈高度調節開始得到應用,解決了這方面的問題。
雷射大燈:
繼LED大燈之後 雷射大燈被稱為「合理的下一步」,原理是雷射發光二極體的藍光燈將會貫穿前大燈單元內有螢光的螢光粉材料,將其轉換成一個擴散的白光。它更加節能,更加省油。
總結:作為一項重要的汽車技術,車燈的歷史幾乎與汽車同步,不但有各種技術突破,同時也還與汽車設計息息相關,而隨著科技的進步,車燈的故事還將延續。
氙氣大燈
即高壓氣體放電燈。通過在抗紫外線水晶石英玻璃管內填充多種化學氣體,如氙氣等惰性氣體,然後再透過增壓器將車載12V電源瞬間增至23000V,在高電壓下,氙氣會被電離並在電源兩極之間產生光源。優點在於亮度高、壽命比滷素燈長、看起來比滷素的黃光更高檔
LED大燈
俗稱發光二極體,集合了氙燈所有優點,另外還兩個獨特的優勢,單個二極體體積小,可以有多種車燈內部設計,更炫酷;一個燈腔內可放置數個光源,形成燈陣(奧迪的矩陣式、奔馳的多光束),另一個優勢,也是氙燈無法比擬的,就是啟動速度極快,頻閃可在瞬間最大亮度
到底哪個光源照路好用?
大燈存在的最終意義是在夜晚照亮道路,減少光照死角,所以我們做了實際測試
上圖為氙燈的近光照路效果,可以看見兩條很明顯光柱,亮度足夠,寬度由兩條光柱逐漸向兩側減弱變暗,如果搭配原車的隨動轉向系統,透鏡會根據方向盤一致角度左右照射,效果更好
再看LED大燈的近光照路效果,沒有對比就沒有傷害,LED亮度更高,路面被照亮的是一大片,照路優於氙燈那種有明顯明暗變化的效果,而且兩側的寬度和亮度也要更好。簡單說,近光方面,LED大燈完勝
再看兩種光源的遠光效果,雖然LED依舊照射的更寬,亮度更寬,但較遠的地方,明顯不如氙燈,換句話說,氙燈色溫比LED要低,穿透力更好,照的更遠。另一個原因,實驗種的LED大燈車型,雖然燈腔內由多個光源組成,但沒有透鏡(部分車型LED大燈有透鏡設計),不如氙燈聚光。實際測量結果也驗證了這個推論
好車燈的標準是什麼?
簡單粗暴的說,就是要保證亮度(這也是滷素光源逐漸被淘汰的原因),近光照的寬(LED的優勢),遠光射的遠(有透鏡的氙燈表現更出色),照射死角越少越好(LED單個光源體積小,燈腔內可以設計不同區域的照射,理論上,可以實現車頭前方區域無死角)。還有特別重要的一點,無論哪種光源,不能給對向車輛造成炫光
美國IIHS曾對在售的31款車型進行大燈評比,每個車型選取成績最高的一組作為最終的大燈測試成績
如果參加測試的一輛車大燈炫光超標,最多只能拿到及格的分數,所以,一款好的大燈遠不止車燈夠亮這麼簡單,再滿足上文中的全部要求的同時,儘可能的減少眩光也是標準,這是安全,也是道德!
關於改燈
很多原廠大燈無法滿足對夜間行車的需求,可以選擇對燈光進行改裝。氙燈改裝的技術已經很成熟了,海拉、小糸等大廠透鏡表現也確實優秀,但是切記氙氣燈泡必須搭配透鏡一起使用,為道路上的其他車輛負責,同時也為自己。至於LED改裝,網上有很多LED燈泡,宣稱提升20%的亮度,如果你換了一對沒經過配光的雜牌LED大燈燈泡,雖然這種LED大燈燈泡很亮,但是他和原車的燈具匹配的不好,會造成光不聚,使得照射距離有限,甚至還不如滷素燈,可能越改越不亮,而且LED對散熱要求很高,如果條件允許,更換原廠高配車型LED整套大燈更靠譜!