從煤氣到激光 汽車大燈的發展與進化

 　　汽車從1886年誕生至今，從內而外發生了翻天覆地的變化，各個廠商除了在動力和性能上做文章，對車身上各個部件也是躍躍欲試。作為一臺車上最引人注目的部位，車燈自然不會被設計師和工程師們遺忘。從鹵素到激光，甚至現在還出現了OLED光源。雖然普及還尚待時日，但從中可以看到車燈未來的發展方向。

　　你可知，在鹵素燈出現之前，汽車車燈還不是標配，其簡陋程度也令人發指。在汽車發展初期，人們曾經用煤油燈，甚至是蠟燭當做汽車大燈的光源。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，可能能當個示寬燈顯示一下存在感。如果趕上惡劣天氣，這燈亮不亮的起來都是一回事兒。汽車車燈的發展和汽車本身一樣，都經歷了一個看坎坷而漫長的過程。

　　煤油、乙炔燈成為最早的車燈

　　最早的汽車是沒有大燈這么個配置的，它的出現完全是個巧合。1887年，一個駕駛員在黑暗的曠野上迷了路，為了照明，他使用了當時很簡陋的煤油燈。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。

　　但問題來了，煤油燈的發光強度太低，無法照亮車前足夠遠的路面。于是人們將1779年克魯平發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上的發光強度提高500倍。

　　不過煤油燈的亮度實在不敢恭維，黑夜里點上一盞掛在車前，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，開啟了燃料照明時代。乙炔車燈利用安置在腳踏板或車架上的乙炔發生器，由碳化鈣和水發生化學反應而產生。行車時的顛簸為化學反應催化，而一旦車停下來，化學反應就變弱，乙炔氣體減少，燈光也隨之漸暗。

　　其實在車燈出現之前，1879年白熾燈就已經被發明了。之所以沒有被用作車燈，主要是因為制作白熾燈泡燈絲的碳太過脆弱，經不起路面的顛簸，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，雖然這之間也出現過其他更高亮度的光源，乙炔燈還是一直被沿用至1925年前后。

　　隨著技術的發展，乙炔燈的缺點也逐漸被暴露出來。因為乙炔燈依靠燃燒發光，所以在雨天的時候很容易被澆熄。此外，乙炔燃燒會產生大量氫氧化鈣，對皮膚有強烈的刺激性和腐蝕性，它對蛋白質的溶解效果會導致人休克和胃穿孔等不良反應。

　　白熾燈與進化的鹵素燈成為主流

　　時間一晃到了1913年，充入惰性氣體的鎢絲發光體白熾燈被發明出來了。這讓白熾燈的發光效率由碳絲白熾燈的1Lm/W提高到18Lm/W，強度的增加也讓其能夠應付顛簸的路面。于是，有著種種缺點的乙炔燈被進化后的白熾燈慢慢趕下了歷史舞臺。

　　這時，用以啟動發動機的電啟動機也被發明出來，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展也就順理成章了。不過在早期，汽車電器設備（啟動機、發電機、蓄電池和照明設備）并不是每輛汽車的標配，而是根據用戶需求選裝，直到1925年，電器設備才成為每輛汽車出廠時候的必備配置。

　　早期的電光源車燈由燈泡、反光鏡和防護玻璃組成，發出中心對稱的光線。隨著車燈亮度的增加，炫光問題逐漸被人們重視。車輛交匯時，因強光造成對面駕駛員眩目導致的車禍變的越來越多。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影響迎面駛來的車輛，這成為車燈發展的一大矛盾。

　　1925年，歐司朗（西門子的子公司）發明了雙燈絲大燈，從而讓美國人開發了非對稱式前大燈。這種大燈在一個燈泡內使用兩個燈絲作為前車燈（遠光）和會車燈（近光）光源，近光燈下方有一個遮光罩，用以遮擋住照向對面車輛的光。你可以在路面上看到一個清晰的明暗截止線，對面車輛只會被照亮下半部分，從而避免了對面駕駛員的眩目問題。

　　由于早期的汽車需要司機隨時調節火花塞點火時機、節氣門和阻風門開度，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，當時的汽車地板上，除了離合、油門、剎車三個踏板之外，汽笛和汽車啟動開關也在這里，現在加上燈光控制，司機就需要用腳操作6個按鈕了。當時想要開車，沒點舞蹈基礎還真應付不來。

   　總之，至此開始，汽車算是正式進入了電氣照明時代。當然，不知足的人類必然不會就這樣滿足，白熾燈再次進化，于是我們現在熟知的鹵素車燈出現了。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。于是鹵素燈作為一種成熟的光源被一直沿用，時至今日我們還能在市面上大部分汽車上看到它。

　　鹵素燈就是白熾燈的升級版，充入鹵族元素讓它可以發出白熾燈1.5倍的亮度，壽命也延長了2到3倍。最早的鹵素車燈由法國斯貝公司生產，為了提高白熾燈的發光效率，必須提高鎢燈絲的溫度，而溫度的升高則會造成鎢的升華。鎢元素在燈泡的玻璃罩上凝華發黑，影響光照強度。鹵族元素則可以與鎢發生化學反應，使冷卻后的鎢重新回到鎢絲上，形成平衡的循環，消除了燈泡發黑的現象，也能避免鎢絲熔斷。

　　目前基本上10萬元左右的車型還在使用鹵素車燈，可謂老而彌堅。當然，鹵素燈肯定也有它的缺點，比如光照強度不足、光線偏黃、壽命相對更低和功耗較高。于是，氙氣燈出現了。

　　亮度更高能耗更低的氙氣燈出現

　　伴隨著人們行車安全需求的提高和日益高漲的環保意識，鹵素燈已經無法滿足需要了。隨著車速越來越高，鹵素燈在夜間和低能見度環境下的亮度無法保證車輛和行人的安全；其次鹵素燈50W-70W的功率也變得不太環保，而其200-300小時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。與使用鎢絲發光體的鹵素燈不同，氙氣燈直接在石英燈管內充入高壓惰性氣體氙來取代傳統的燈絲，通入23000伏的高壓電流，在兩極之間形成白色電弧發光。

　　與鹵素燈相比，氙氣燈的光照強度是前者的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，視覺上更出色。不過由于氙氣燈在雨霧天氣下的照射想效果不如鹵素燈，所以兩者一直處于同場競技的狀態，誰也沒有完全取代誰。

　　如果說氙氣燈的出現是車燈在質量上的一次飛躍，那LED的出現則是車燈在藝術上的一個升華。傳統的鹵素和氙氣燈最多只能在結構上做出一些調整，而LED的出現讓車燈的樣式開始變得藝術起來。

　　LED讓車燈變得更加藝術

　　LED聽起來名字很酷炫，但其實大家都見過也用過，它就是我們初中勞技課上做收音機時候用的發光二極管。它是一種電致發光元件，由含鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成。早在1936年它便被發明出來，但直到90年代中期，能發出白色可見光的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，可根據設計師意愿被塑造成任意形狀，所以說它的出現讓車燈變成了一種藝術品，也讓一些汽車廠商變成了“燈廠”。

　　因為LED點亮速度快、發光純度高、能耗低等特點，它被廣泛運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上運用了這項技術，A8L上裝備的矩陣式LED大燈能夠實現單個LED燈光的動態管理。它可根據傳感器反饋的數據，自動調整LED矩陣中的光源，避免燈光直射車輛和行人。

　　正所謂科技永無止境，當人們認為LED已經足夠肩負車輛照明重任的時候，德系三強的寶馬、奧迪和奔馳幾乎同一時間啟動了各自的激光大燈研發計劃。這一次，車燈的體積和亮度有開啟了飛速的進化。

　　激光大燈 汽車大燈的終極形態

　　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幾乎誕生于同一時代，雖然叫激光，但它一點都不耀眼。其原理是激光發光二極管的藍光燈貫穿前大燈單元內的熒光材料，將其轉換成一個擴散的白光。

　　提到激光大燈，我們不由的就會想到寶馬。寶馬研發的激光燈亮度比LED高出了70%，照射距離是LED的兩倍，而體積卻小了近百倍，其長度只有10微米。由于激光有能量聚集的特性，對人眼會造成極大傷害。

　　為了解決這一問題，寶馬將激光在等內進行多次反射。激光二極管發出的光束首先會被反射到充有黃磷的透鏡中，黃磷被激光激發出白色光芒，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對人眼造成傷害了，但它的亮度依然很高，隨便亂晃還是會被人罵的。

　　總結：

　　從煤油和蠟燭，直至今日的激光大燈，其過程就好比人類從山洞走出來住進樓房。過去的人是否會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，未來還會出現更多光怪陸離，充滿想象力的汽車大燈。激光大燈只是目前的一個階段，我相信，它的發展還遠不止于此。