煤油灯到激光 化整为零(1)双眸的故事
时间: 2024-08-08 09:32:13 | 作者: 安博手机网投网址
[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)