夜晚陪伴你驾驶的忠实伙伴 车灯的发展历程

今日头条     2017-09-20 11:09

 

如果讲一辆车上哪一种配备能第一时间引起你的注意,我想肯定是车灯。车灯就像是汽车的眼睛,人都说眼睛是心灵的窗户, 而车灯则反映了车辆的精气神。这样讲可能就显得有点玄了,毕竟车灯再怎么说,它的首要任务就是照明。

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说到车灯的发明,这当中却有着一个相当有趣的故事。大家都知道,汽车刚发明的时候,是没有车灯的,如果驾驶员在晚上驾驶汽车,会相当的不便。据说1887 年,一个驾驶员在黑暗的旷野上迷路了,一位农民用手提灯把他引回家,由此便想到了把灯安装到车上的想法。

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最初的车灯采用煤油灯,不过可能老一辈的读者就深有感触,这种煤油灯的亮度其实非常的低,照明效果犹如蜡烛。于是为了提高前方路面照度,利用了1779年克鲁平发明的带片的式抛物面反光条(反光镜的雏形)。用克鲁平反光镜的灯成为世界上第一只聚光灯,当时被称之为强光无比的灯,它能将置于反光镜焦点上的发光强度提高500倍。当时用这样的反光镜将装置在汽车光源前方的两只光源的光通量,反射汇聚于一狭窄立体角内并使之形成高强度光束的聚光灯式前照灯。

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1913年发明了用螺旋钨丝作发光体的充气(惰性气体)白炽灯泡,这就宣布了车灯进入新的时代,也是时间最长的车灯材料。在1912年发明了用以启动发电机的电启动机,标志着车灯的普及,但是,汽车电器设备(诸如启动机、发电机、蓄电池、和电器照明设备)在当时并非每辆汽车都具备,而是根据用户要求另外安装的选装设备。所有汽车出厂都采用电器照明,实际上是从1925年开始的,此后电器设备系统就成为每辆汽车所必备。汽车灯具才在为青一色的电光源。

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从此以后,车灯的光源得以大幅度的增强,然而在发光材料方面却并无突破,于是工程师们把目光放在反光装置上。10940年以后美国研制出封闭式前照灯,他把光源、反光镜和配光镜作成密封的一体。远光灯丝设计成短直圆柱状置于反光镜的焦点上;而近光灯丝的位置设计在略高于光轴的水平面上,使光束经反光镜反射后向光轴下面倾斜并向右侧偏移(对右侧通行),使近光的光场变的不对称,以保证迎面车辆驾驶员的眼睛不受近光灯丝直射的照射。

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时至今日,这种光源材料的车灯依然服务着我们,不过,单纯用灯泡再配合反光镜,虽然相比以往的光源有了和大的进步,但是在雨雾天灯能见度低的情况下表现却不是很好,1984年联邦德国海拉车灯公司推出新一代前照灯——投影型前照灯,利用透镜把灯光加以聚焦,使得光源更为集中。并从1990年起投入批量生产。投影型前照灯由灯泡、反光镜、挡板、凸透镜和配光镜组成。它要求精确的装配,可获得准确而清晰的明暗截止线。

科技的发展是日新月异的,车灯的划时代改变,来自HID,也就是我们常说的氙气大灯。氙气灯是重金属灯,通过在抗紫外线水晶石英玻璃管内填充多种化学气体,如氙气等惰性气体,然后再透过增压器将车载12伏电源瞬间增至23000伏,在高电压下,氙气会被电离并在电源两极之间产生光源。氙气灯能够产生较高的色温,光源的颜色由卤素灯的淡黄色,改变为更明亮的青绿色。HID不但亮度更高,灯泡的寿命相比起卤素灯更长,普通的卤素灯只有500小时左右的寿命,而HID可达3000小时。由于HID大灯需要很高的电压,对线材以及配套电子元件有更高的要求,灯丝材料成本也比较高,初期也只配备在高级车上,近来才慢慢普及。

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虽然氙气大灯的照明效果也非常出众,但科技总要进步的,HID的缺点也非常明显,高电压带来的高发热量,整套系统复杂且成本偏高,这样LED技术有了上场的机会。LED可称为发光二极管它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式,由镓(Ga)与砷(As)、磷(P)、氮(N)、铟(In)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管。

最早期的LED受技术限制,照明能力并不强,故一开始被用作为指示灯,在车刹车灯和示宽灯上使用,第一辆采用LED光源的车,是蓝旗亚Thesis。由于LED发热量低能好少,寿命也非常长,非常适合作为大灯光源使用。而随着LED照明技术的快速发展和成本的逐步下降,使得LED作为大灯光源称为可能。

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虽然单颗LED发光量并不大,但俗话说人多力量大,工程师们通过整合多个LED,再配合反光板,让LED有比HID更好的照明效果。而LED点亮速度也比HID快得多,HID需要有一个充电的过程,让灯泡内气体达到工作电压。而LED则完全不需要,而且由于采用多颗光源,可以多角度的调整光源状态,发展出了诸如矩阵式LED等等光源可控性非常强的灯光系统。

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技术的发展是没有停滞的,虽然现在LED可谓完美的灯光配置,但要突破总有方法,于是就有了激光大灯。虽然激光这个词很炫酷,但本质上却是基于现在的LED技术,激光大灯的光源——激光二极管(Laser diode)与发光二极管(LED)几乎诞生于同一时代,虽然激光二极管的大规模商业化应用要比LED稍晚些,但是其应用范围更加广泛,在测量、电子、通信、医学、加工等行业都有激光二极管的身影。最先发展激光大灯技术的,当属宝马和奥迪。奥迪在上一代R8 LM上,率先量产了激光大灯,并且在勒芒赛场上大放异彩,灯光射程最远可达800米!在漆黑的赛道上照明效果相当的明显,而宝马在这一代i8上也能选配激光大灯。不过由于激光二极管成本仍然较高,故离进一步普及还需要时间。

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汽车大灯的进化,可以讲跟随着汽车的进化而进化。在漆黑里行车,最有效的就是你的车头大灯。可以预见的是,未来的大灯照明效果会越来越好,能耗也越来越低,而高科技的普及,最受益的,当然是老百姓啦。

 

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