煤油灯到激光 化整为零(1)双眸的故事

　　[汽车之家技术] 汽车诞生至今超过百年，这个人类工业技术集大成的产物能一步步的走向今天，与单一个体的进化不无关系。从今天开始，我们就将视野聚焦到单一零部件，古往今来，从原始到现代，聊聊它们的故事。这就是我们的化整为零系列选题，今天让我们一起看看汽车的双眸：大灯的故事。

　　在那个汽车整体都还与马车有着强烈羁绊的年代，照明系统也处于极为原始的状态。现有文献资料显示可追溯的历史里，汽车早期的照明系统就是煤油灯，甚至是蜡烛一统天下。

　　煤油灯顾名思义燃料是煤油，也就是说使用的过程中需要补充煤油。大部分煤油灯都会配有油壶，其中会有一段灯芯，灯芯会不断从油壶中吸取煤油，使用时点燃灯芯即可。为减少运动过程中受到风的影响，一般还会配有玻璃灯罩。但由于它的亮度有限，所以照明效果并不理想。

　　早期的内燃机车性能并不稳定，夜晚还驾车出行的使用者少之又少，加上行驶速度并不快，所以我们大家可以看到很多早期的汽车甚至都没有配备灯具。随着车辆技术的发展以及稳定性的提升，人们驾车出行的范围慢慢的变大，促使着新类型灯具的出现。

　　随着技术的逐渐推进，19世纪80年代开始汽车大灯终于向前迈进了一大步，这就是乙炔大灯。相比煤油灯、蜡烛而言，它更能抵抗风、雨、雪等恶劣天气，同时照射能力有了一定提高，因此很快它成为了电动车大灯的新宠儿。

　　与今天电能大灯不同，乙炔大灯仍旧是依靠燃烧物质提供光照的光源，只不过燃料从传统的煤油变成利用化学反应产生的物质。因此从结构上看，它仍需储存燃料的空间。另外有趣的是因为乙炔来自于碳化钙与水的化学反应，车身晃动会加剧反应。因此在行驶过程中，越是颠簸道路，产生的乙炔量越多，灯组照明效果越好，车速降低照明效果也就随之减弱。

　　当然，它也有自己的缺点，首先因为乙炔气体来自化学反应，因此碳化钙与水二者会随着使用逐渐变少，照明效果也就逐渐减弱，这在某种程度上预示着使用的人要不断补充燃料。

　　另外安全性也是一大问题，乙炔气体对身体有害，化学反应后的残渣难于清理。不过由于后面要说到的钨丝灯发展初期性能、寿命都极不稳定，因此虽然乙炔灯有诸多缺点，但由于没成熟技术替代，直到1921年前后它才退出汽车照明领域。

　　就像前面说到的那样，随着乙炔大灯的普及，其弊端也逐渐显露。随着20世纪的到来，电气化时代降临。其中部分技术开始应用在当时的新兴事物之一汽车上，这里就包括了照明技术。

　　除了寿命与耐用性,新光源还造成了大量交通事故，罪魁祸首就是炫光。由于灯光亮度显著提升，使得驾车者看清路况，但点亮的车灯在会车时令对面司机变成了“盲人”，因此人们一方面开始研发调节车灯照射高度的装置，另一方面开始研究聚光功能。

　　1915年Guide Lamp公司推出第一个配备近远光调节的汽车灯具，随后美国康宁公司开发出带有光束调节功能的车灯玻璃罩，使灯光光束更集中，降低眩光。1917年，凯迪拉克率先在TYPE 53车型上搭载灯光高度可调功能。这里再说一句题外话，在上世纪汽车发展过程中，美国品牌一直扮演着技术先驱者角色，而非今天我们印象中汽车研发实力领先的德国人。

　　结构发展的同时，材料技术经过半个多世纪发展此时也有了进一步向前的动作，普通钨丝灯光线弱、色温低、使用时间长易发黑的缺点越来越突出，于是上世纪50年代新技术卤素大灯开始走上时代舞台。

　　卤素大灯的照度虽然相比此前技术已有了长足的发展，但随着时下人们对能耗要求的提高，进一步促使新技术诞生、发展。1995年代号W210的奔驰E级成为了第一个应用氙灯的量产车。

　　由于不再是通过灯丝发热进而发光，而是电能转化为光能，因此其效率比卤素灯提高70%以上；同时氙气放电灯具有比较高的单位体积内的包含的能量和光照强度，使其拥有比普通卤素灯泡高3倍的光照强度，耗能却仅为其75%。这满足了人们对车辆节能以及继续提升照明效果的需求，从而率先在一些级别相比来说较高的车型上开始慢慢普及，今天它慢慢的变成了量产车最主流的光源之一。

　　LED是Light Emitting Diode的简称，它有个很通俗的中文名字——发光二极管，它们如今常常以灯箱、招牌及各种电器的指示灯和背光灯的角色出现，也往往是汽车尾灯、高位刹车灯、日间行车灯的重要组成。

　　人眼看到的白光，需要蓝色光+黄色光两种波长光线的混合或是蓝色光+绿色光+红色光三种波长光线的混合（这就是彩电的三基色）。由于这两种方法都需要蓝色光，因此蓝光LED就变成了开发白光LED的重要技术节点。

　　直到上个世纪末，随着超高亮度蓝光LED开发成功，白光LED的开发才真正取得了阶段性进展，白光LED的色温接近日光，照明效果更自然，更接近人眼在白天看到的色彩，LED正式投身照明领域也是从这样一个时间段开始的。首个使用LED作为大灯光源的品牌是雷克萨斯，而全LED的殊荣则属于德国人。

　　提起大灯、尤其是LED大灯，人们似乎第一时间都会想到奥迪这个品牌。诚然，对他们而言，LED前大灯已经成了他们设计招牌的一部分，上至R8和A8，下至A3，奥迪旗下使用LED大灯的车型阵营是目前最庞大的。一说起奥迪，简直就和提起了LED大灯代言人一样。不过，这令人记忆犹新的明眸却并非来自奥迪，或者更准确的说这些大灯的缔造者应该是来自背后的供应商。

　　此前我们已对LED大灯历史与技术进行过详细地理解阅读，里面包含很多有趣的故事，对它感兴趣的朋友不妨点击《不单单是漂亮！全面解读LED大灯技术》阅读

　　在LED大灯尚未完全普及时，下一代大灯技术也就是激光光源灯组慢慢的开始了量产，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，但是其应用场景范围更广泛，在测量、电子、通信、医学、加工等行业都有激光二极管的身影。

　　激光大灯拥有LED大灯大部分的优点，比如响应说速度快、亮度衰减低、体积小、能耗低、寿命长等等。相比LED大灯激光大灯在尤其在体积方面具有优势，单个激光二极管元件的长度已能做到10微米，仅为常规LED元件尺寸的1/100，这在某种程度上预示着，只要设计师愿意，传统汽车的大灯的尺寸可以大幅度缩小，这也许将为汽车前脸上各个元素的设计比例带来革命性的变化。

　　激光大灯另一个显著优势是在发光效率方面，比如一般的LED照明灯的发光效率能够达到每瓦100流明左右，那么激光二极管元件能达到每瓦170流明左右，这在某种程度上预示着，当满足同样照明条件时，使用激光大灯的能耗不到LED大灯的60%，进一步减少了能量消耗，也更符合未来汽车的节能环保趋势。

　　在历史的发展长河中，技术的变迁很大一部分来自消费者使用需求。早期的煤油灯、蜡烛灯说马车时代的产物。其照射能力十分有限，且稳定性不佳。随着内燃机车加快速度进行发展，人们对光照范围、能耗提出了更加高的要求，这之后出现了钨丝灯。当花了钱的人耐用性、光照效果提出更高要求后，催生了今日大规模应用的氙灯，以及刚刚普及的LED大灯。现在，技术逐步发展让激光大灯开始登上舞台，而这绝非终点。不知道在您心中，哪台车的大灯给您留下的印象最深呢？（文/图 汽车之家 唐朝）