汽車大燈的百年歷史,你了解嗎?汽車誕生的百余年時間,同時也是人類科技能力突飛猛進的時代。伴隨著電氣時代到來,汽車上的電器部件也發生了巨大變化,其中最具代表性的當屬車輛大燈的發展與演變了。
從最初的汽燈到電燈,從鹵素到LED,再到最新的激光大燈,從最開始單純用于照明,到現在用在夜視、裝飾、甚至融入品牌特性等各種元素,車輛頭燈儼然已成為車輛上最具特點的零部件之一。今天就跟大家一起聊聊汽車大燈的發展歷程。
早期的汽車是沒有大燈的
無論是1885年本茨研制的世界上第一輛馬車式三輪汽車,還是同年德國人哥德利普·戴姆勒發明的第一輛四輪汽車,早期的汽車發明家們首要考慮的是怎么讓汽車快速而又穩定的前走,而不是照明,因此他們沒有給汽車安裝一個像樣的車燈。
世界第一輛汽車“奔馳一號”,從圖中可知其并沒有配備車燈。
真正普及到汽車上的車燈當屬從馬車移植過來的,在電燈發明之前最主流的照明工具-煤油燈!也正是從煤油燈開始,汽車大燈開始伴隨著電氣革命的浪潮逐步升級換代。
從煤油燈算起,汽車大燈大致經歷了乙炔燈、白熾/鹵素燈、氙氣燈、LED燈以及目前最先進的激光大燈,大致6個時代。
煤油燈時代使用時期:1886年-1904年
汽車剛誕生時,幾乎什么功能都沒有,更別談車燈了。
據說1887年,一個駕駛員在黑暗的曠野上迷路時,是一位農民用手提燈把他引回家。
這也被稱為汽車上最早的照明工具。
上圖為安裝煤油燈的早期汽車
后來由馬車上移植過來的煤油燈成為了最早車用大燈,只是煤油燈的發光強度太低,并不能滿足汽車夜晚行車的安全要求。
所以為了使燈光光線更加集中,人們采用的辦法是將克魯平反光鏡安置在煤油燈后,使煤油燈成為世界上第一只聚光大燈,這也是車燈的最早雛形。
依然要靠燃燒發光的乙炔燈時代使用時期:1905年-1925年
雖然第一個將白熾燈用作車輛頭燈的車型早在1898年就誕生,但是受困于碳燈絲脆弱的使用壽命以及車用發電機技術的不成熟等因素,亮度更高、相對成熟穩定的乙炔燈成為了當時車輛頭燈的首選!
上圖為使用乙炔大燈的福特T型車
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乙炔燈工作原理
利用安裝在汽車腳踏板或車架上的輕便型乙炔發生器產生可燃性氣體-乙炔,(原理為通過碳化鈣和水發生化學反應生成乙炔)然后點燃乙炔燃燒發光從而達到照明目的。
在行車的過程中,晃動的車身剛好為乙炔的產生提供便利條件,但缺點在于,一旦你停下車來,反應便沒有那么強烈,而且隨著乙炔產生的減少,車燈也就會逐漸變暗。
早期乙炔燈曾廣泛用于戶外照明以及馬車、自行車等交通工具上。其技術成熟、亮度高,且抗風性與抗水性都比煤油燈更有優勢,因此在白熾燈成熟之前,乙炔燈成為最廣泛的照明燈具。
當然缺點也同樣明顯,由于乙炔與煤油同樣需要依靠燃燒發光,所以很容易被路上的雨水澆滅,在惡略天氣下行車簡直成為了司機們的噩夢。
其次,乙炔燈的亮度與剛剛面世的白熾燈相比優勢并不突出,加之這種車燈使用過程中會產生大量堿石灰(Ca(OH)2),這種對蛋白質有溶解效果的有害物質落在皮膚上會產生強烈刺激性和腐蝕性,嚴重的會導致人休克、胃穿孔等不良反應。
此外由于采用明火照明,如同車上掛在一個“燃燒著的打火機”,完全違背車輛安全原則,受此缺陷所制約,汽車車燈的變革在所難免。
跨入“新世紀”的白熾燈時代使用時期:1925年至今
雖然早在1898年,哥倫比亞電動公司就推出了一輛搭載鎢絲燈的電動車。
但就如前文所說,纖細的燈絲很容易在顛簸的路面斷裂,再加之車用發電機體積過大、電流不足,這也正是乙炔燈能夠沿用到1925年之久的原因。
雖然愛迪生發明了炭絲燈,但是脆弱的炭質燈絲并不適合裝在顛簸不定的汽車上使用。
不過之后研發出來的螺旋鎢絲白熾燈相比于原來的碳絲白熾燈的照射強度提升了50%,同時鎢質螺旋燈絲抗震動性比炭絲燈有了長遠進步,這為鎢絲燈大規模作為車輛頭燈來使用創造了條件。
自此之后,白熾燈作為車輛大燈的廣泛使用標志著車輛燈光技術正式告別“明火時代”,步入了電氣化發展的新紀元。
上圖為采用鎢質燈絲、康寧車燈玻璃的早期車輛大燈
再后來隨著白熾燈技術的成熟,鹵鎢燈在20世紀50年代也被發明出來。
由于普通鎢絲燈亮度一般、效率不高且長時間使用鎢絲燈會使燈罩發黑,為了克服這一弊端人們發明出了鹵素燈,也就是通過將氯和碘兩種的結合氣體注入燈泡腔體,利用鹵鎢循環的原理消除燈體發黑的現象。這便是沿用至今卻依然主流的“遠古”技術。
到此,白熾燈時代總共走過了100多年的歷史。如今,向鹵素燈發出挑戰的是一個擁有著更高亮度、更少能耗、更耐用的新燈組技術:氙燈。
鹵素大燈的升級版“氙氣大燈”使用時期:1992年至今
就如同人們對車輛的速度與舒適性的追求無止境一樣,隨著鹵素大燈技術發展到極限,亮度更高、能耗更低、壽命更長的氙氣大燈技術被發明出來。
氙燈(HID) 即高壓氣體放電燈。氙氣燈是重金屬燈,通過在抗紫外線水晶石英玻璃管內填充多種化學氣體,如氙氣等惰性氣體,然后再透過增壓器將車載12伏電源瞬間增至23000伏,在高電壓下,氙氣會被電離并在電源兩極之間產生光源。
1992年,海拉與博世分別發布了其旗下的首款氙氣技術大燈,而1992年發布的寶馬7系(底盤代號為E32)是世界上第一款采用氙氣大燈的車型。
第二代寶馬7系首次提供氙氣近光燈作為選裝
方興未艾的LED大燈技術使用時期:2004年至今
雖然LED不是什么新鮮玩意兒,但被用到車輛照明卻并非那么簡單。
對于汽車而言,LED光源(不僅限于前大燈)有如下好處:
節能、壽命超長耐用性好、LED元件體積小,緊湊便于布置和造型設計、響應速度快亮度衰減低等等。
早在2008年雷克薩斯LS車型就第一次使用了LED燈組作為車輛的頭燈,從此拉開了LED作為頭燈燈源的篇章。
之后各個廠商都開始對LED進行跟進使用,其中使用最為廣泛的就是LED示寬燈。
上圖為首款采用LED光源作為車輛頭燈的雷克薩斯LS車型
登峰造極的激光大燈技術使用時間:2008年至今
看完了LED頭燈的介紹,接下來我們來看看最新的激光大燈技術。
從外觀上來看,激光大燈似乎與現在普遍應用的全LED頭燈沒有太大的不同,但在技術上,兩者卻有巨大的性能差距。從能耗、亮度以及照明距離上來看,激光大燈技術可謂達到登峰造極之勢。
激光大燈包括激光光源、反射鏡、黃磷濾鏡以及反射碗四個部分。
其工作原理就是讓激光經歷“射出、穿透、兩次反射”總共四個過程,首先三束藍色激光先從激光器射出,然后經過激光反射鏡,接著聚焦到黃磷濾鏡產生白光,之后在反射碗上再反射一次,最終形成集中照射的圓錐形光束射出車外。
激光大燈原理圖
寶馬i8成為全球第一輛搭載激光大燈技術的量產車型
汽車誕生的一百多年以來,車燈的發展從未停下過腳步。
作為一項重要的汽車技術,車輛大燈已經突破普通功能性部件的范疇,與汽車設計和行車安全等功能息息相關。
而隨著科技的進步,車燈的故事還將延續,就讓我們等待新的車燈技術給我們帶來更多的驚喜吧。
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