汽车知识: 车灯光源演变简介

小青年

车灯对于汽车和车辆驾驶者来说十分重要，它可以照亮道路，让夜间行车变得轻松；它也能让其他交通参与者发现车辆，避免发生事故。对于这个汽车上寻常的部件，它的背后还有很多值得探索的话题。将从车灯所采用的光源说起，为大家展示其演变历程。

在19世纪80年代，汽车就已经安置了车灯。当时车灯所采用的光源主要依靠燃烧乙炔或石油燃料进行发光。其中，燃烧乙炔气体的大灯更受欢迎，因为它对于风和雨水的抵抗能力较强。哥伦比亚电动车公司在1898年首次将以电作为光源的大灯作为选装配置提供给旗下车型。当时的“电灯”并没有获得市场认可，因为两个技术瓶颈严重影响其商业应用：首先，在车辆使用的环境中，恶劣的条件使得灯丝寿命过短；另外，为电灯提供能量的发电机体积过大，在当时的技术条件下满足不了在汽车上的应用。当然，随着技术的进步，以上两个问题在之后短时间内都得到了解决。以下介绍一下汽车大灯光源在发展过程中所经历的几个阶段。

钨丝灯

车灯光源演变历程简介

   (普通钨丝灯泡在长时间使用之后就会发生上图中的现象)

最早的“电灯”采用钨丝作为发光介质，灯泡内部灌入惰性气体或者抽取为真空状态。给灯丝导通足够的电流，灯丝发热至白炽状态，就会发出光亮与现在的光源相比，钨丝灯消耗同样功率所产生的亮度明显不足。另外，钨丝灯正常工作时，灯丝表面的钨原子升华后会凝结在灯泡或者灯体内部，对灯罩产生污染并进一步降低大灯亮度。基于以上这些原因，普通钨丝灯目前已经不再被汽车厂家选为大灯光源。

卤素灯

车灯光源演变历程简介

给钨丝灯的玻璃外壳中加入卤族元素气体之后，情况就大为改观了。其工作原理为：当灯丝发热时，钨原子被蒸发后向玻璃管壁方向移动，当接近玻璃管壁时，钨蒸气被冷却到大约800℃并和卤素原子结合在一起，形成卤化钨（碘化钨或溴化钨）。卤化钨因热流向玻璃管中央继续移动，又重新回到被氧化的灯丝上，由于卤化钨是一种很不稳定的化合物，其遇热后又会重新分解成卤素蒸气和钨，这样钨又在灯丝上沉积下来，弥补被蒸发掉的部分。通过这种再生循环过程，灯丝的使用寿命不仅得到了大大延长（几乎是普通钨丝灯的4倍），同时由于灯丝可以工作在更高温度下，从而得到了更高的亮度，更高的色温和更高的发光效率。消耗同样瓦特电能的前提下，卤素灯所产生的亮度要远高于普通钨丝灯。
由于卤素灯泡需要工作在更高的温度下，普通玻璃外壳在此温度下会熔化并产生流动，所以熔凝石英玻璃代替普通玻璃应用在了卤素灯泡中。基于石英玻璃的特性，如果玻璃管壁上沾染了油污（例如用手触摸灯泡的玻璃壳）将导致前文提到的再生循环过程不能良好完成，从而大大影响灯泡的寿命，所以在更换灯泡时需要特别注意。

卤素红外反射光源（HIR）

                     车灯光源演变历程简介

卤素灯的发展的最新成果是在灯泡内增加一种特殊涂层，这种涂层可以让可见光穿过，但会阻挡并反射红外线。反射后的红外线会对灯罩内部的钨丝进行二次加热，钨丝温度越高其所释放的亮度也越高。由于红外线起到了辅助加热的作用，因此工程师不必增大通过钨丝的电流，采用这种技术的光源会更加节能。

高强度气体放电大灯（HID）

               车灯光源演变历程简介

高强度气体放电大灯通过电弧产生光亮，灯泡内部不再使用钨丝，而是依靠一颗置于耐高温灯管（弧光管）内安定的电弧放电器作为发光元件。HID 灯借着特殊设计、内部布涂石英或铝的灯管，并透过两端钨电极打出来的加压电弧，通过灯管后而发出光线。这些灯管内充满了气体和金属。气体帮助灯泡启动，而金属加热达到蒸发点，形成等离子态后而发出光线。

(由于氙灯亮度较高，因此需要通过透镜来控制灯光照射方向和范围)

跟萤光灯一样，HID灯需要一个安定器来触发并维持内部的电弧，而触发电弧的方式各有不同：水银灯和有些金属卤化灯通常用第三个电极在其中一个主电极旁边来帮助启动，而其他灯种则通常使用高压脉冲的方式。

          (采用氙气大灯的奔驰S级轿车)

汽车大灯所使用的HID灯通常被称为氙气灯，因为其采用的是灌注有氙气的金属卤化物灯泡。氙气可以提升灯泡点亮速度，如果改用氩气替代氙气，那么灯泡达到正常工作亮度耗时通常达数分钟。灌注氩气的HID灯通常应用于路灯照明系统中，如果你的车是HID灯，那下次找个路灯比一下大灯开启到最亮所消耗的时间就能了解氙气灯在点亮速度上的优势了。与钨丝灯相比，HID灯所发出的光线偏向于淡蓝色，亮度则更高。HID灯所采用的金属卤化物灯泡平均寿命达4000-10000小时，这方面相比钨丝灯也具有明显优势。

冷阴极荧光管（CCFL）

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冷阴极荧光灯管（Cold cathode fluorescent lamp，CCFL）使用高压电激发水银蒸汽产生紫外线，然后紫外线激发管内的荧光涂层以发出可见光。其原理和霓虹灯有相似之处。冷阴极灯管通常利用逆变器产生较高的电压，达到气体放电所需的电压。因为电压较高、同功率下的电流相对较低，因此温度较低、寿命也较长。

      5系(E39)是首款采用CCFL技术的宝马车型

在汽车领域，由于装入大灯总成内部的荧光管直径小于15毫米，通常电流也只有40微安左右，所以达不到作为通用照明的要求，因此只能做指示用途。首个将CCFL融入车辆大灯的企业是宝马，首款车型则是2001年改款的5系（E39）。CCFL在宝马5系大灯总成内所起到的作用是示宽，而它也有一个后来世人皆知的名字---天使眼。

发光二级管（LED）

车灯光源演变历程简介

发光二极管（英语：Light-Emitting Diode，简称LED）是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年就已经出现。LED早期只能发出低亮度的红光，之后发展出其他单色光版本，时至今日其能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，亮度也有明显提升。随着白光发光二极管的出现，LED目前已经能够用于通用照明。

       (奥迪R8是首款使用全LED大灯的量产车型)

(奥迪R8全LED大灯)

LED具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、高可靠性等传统光源不及的优点。同时，在每千流明的购入价格也因为投入市场的厂商相互竞争而有明显下降。虽然越来越多人使用LED照明作办公室、家具、装饰、招牌甚至路灯用途，但在技术上LED在光电转换效率(有效照度对用电量的比值)上仍然低于新型的萤光灯。

(LED技术已经是奥迪全系的标准配置)

奥迪率先发现了白光LED在大灯照明上的优势，并随后推出了全部由LED作为大灯光源的R8超级跑车。之后，为了营造独特的品牌特征，奥迪将LED技术在旗下车型中全面推广，新一代A8和A6（A6L）也都可选装全LED大灯。奥迪旗下另外的产品则根据定位的不同装配了多种样式的LED日间行车灯。

(采用全LED技术的奔驰新一代CLS)

(奔驰CLS全LED大灯)

    (宝马5系(E39)在尾灯中率先使用了LED技术)

作为竞争对手，奔驰为全新CLS配备了全LED大灯，其他车型则标配LED日间行车灯；宝马没有发挥LED的照明功能，而是将其替换原有的CCFL，形成同时具有示宽和日行灯功能的新一代天使眼。而在尾灯上的应用，宝马也走在竞争对手之前，还是在2001款的5系（E39）上宝马就已经采用了由海拉研发并命名为“CELIS”的LED示宽灯。

(目前还在处于研发阶段的激光照明技术或许会成为未来汽车大灯的主要光源)

汽车光源的发展脚步似乎到LED就已经停止，其实不然。目前，宝马已经表示在研发新一代基于激光技术的照明系统，并且将在数年内投入量产。现在我们还不能判断未来的激光照明技术与现在的技术孰优孰劣，但有一点可以肯定的是汽车厂家会不断提升车辆照明系统的科技含量，为驾车者提供更安全、更舒适、更高效的大灯。






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葉克霖

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