2016年1月29日 星期五

‧ 天使眼的進化:汽車大燈技術解讀

騰訊數碼 劉琦

【汽车解码】天使眼的进化:大灯技术解读

在設計汽車的前臉時,兩個大燈是傳遞神韻的最佳載體。有時候,大燈的造型設計與內部構造,直接決定了設計師這一筆的成敗。遇到中期改款時,大燈造型的改變,也是最能凸顯差異化的點。

從鹵素大燈,到氙氣大燈,再到如今逐步普及的LED大燈。燈光技術的研發與應用,也象徵著汽車科技的不斷反覆運算。或許在5年、10年以後,雷射大燈也會成為量產車的標配。

隨著燈光技術的反覆運算,大燈的內部設計顯得越來越重要。如今,LED燈帶已經成為了不可或缺的體現豪華品牌身份的元素(不要跟日行燈混淆)。

這是因為,早期的鹵素大燈是一種白熾燈,它依託的是鎢絲與鹵素氣體的化學反應產生的光源。這種原理決定了其燈碗內部的結構基本上是固定的,除了加裝一個透鏡外,沒有可塑性和可裝飾性。

後來逐步普及的氙氣燈(HID),則是一種冷光源,相比鹵素燈而言氙氣燈的體積更小、能耗更低,照射距離更遠。由於氙氣燈採用的是電子啟動氣體發光,所以不需要鎢絲這種耗材,使用壽命更長。

氙氣燈的大燈總成有一個叫安定器的零件,它能夠在電源接通的一瞬間將車載12V電壓提升至2.3V,利用超強電壓啟動燈管內的氙氣、碘化物等惰性氣體,產生光源。這種發光原理與鹵素燈本質上是一樣的,因此光源同樣存在散射的情況。針對此,氙氣大燈一般都會配備透鏡來集中光線。


不過,從氙氣大燈開始,光源的體積就縮小了很多。因此在設計上,設計師發揮的空間也就更大。最重要的,大燈的一些功能也更加豐富。比如遠近光自動調節、隨動轉向、高低調節等,讓大燈的用戶體驗得到提升。
【汽车解码】天使眼的进化:大灯技术解读

接下來才是重點,那就是LED與雷射大燈。先說LED。作為逐步普及的一種燈光技術,LED技術從消費電子領域向汽車領域逐步滲透。在2015-2016年這個汽車產業的反覆運算潮期間,新換代的車型中配備LED大燈佔到了很高的比例。

可以說,這一波換代潮正式確認了LED燈光技術的大眾化潮流。幾款有代表性的車型包括新寶馬7系、雷克薩斯RX、富豪S90、奧迪A4等等。而賓士從2014年年中開始逐步更新產品序列,從新C級開始就全系標配了LED燈源(近光燈,遠光依然是鹵素)。
與氙氣燈相比,LED大燈燈源體積更小,這意味著設計師可以在燈體內部展開豐富的想像力。隨著LED燈帶的裝飾條的普及,遠近光燈的燈源也出現了百變造型,最令人印象深刻的莫過於雷克薩斯的鑽石矩陣設計。

LED技術在日行燈、示寬燈、刹車燈上的應用已經比較廣泛,但在大燈上還屬於稀有配置。像是英菲尼迪Q50這樣的車型,配備LED近光燈能為其加分不少。當然,遠光燈與賓士一樣依然是鹵素。林肯MKZ則更進一步,直接採用了LED的遠近光一體設計。


作為一種應用已經很廣泛的光源,LED進入汽車大燈不是偶然。在5年前,配備全LED光源大燈的車型鳳毛麟角。隨著工程人員的攻克,LED燈源的照射距離和物理光譜穿透能力都得到了改善,符合車規級的應用場景。
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由此,LED大燈在性能上已經全面超越氙氣燈,並具備更低的能耗和更靈活的體型。在這個領域,最具代表性的當屬奧迪的Matrix矩陣式全LED大燈總成。左右兩個大燈中,每個大燈都是由25顆獨立LED燈源組成的。這樣高度模組化的設計,讓大燈在功能設計與用戶體驗上具備了更多可能性。

模組化意味著每個LED燈源都能獨立點亮和關閉,在奧迪的Matrix大燈總成中,遠光燈在照射到逆向來車時會自動關閉一部分燈源,保留另外一部分照射不到其車身的光源。這要求燈組要配備一套單獨的運算系統,包括感測器、攝影機以及處理器。

另外,智慧化的頭燈設計,還能起到提醒駕駛員的作用。比如在Matrix大燈的設計中,當車輛前方檢測到行人,頭燈會閃爍三次,以幫助駕駛員注意到行人。


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當然,最具未來感的,當屬由寶馬i8率先引入主流市場的鐳射大燈。相比LED,鐳射大燈的發光元件體積更小,光源由發光二極體變為鐳射二極體。同時,在照射的亮度上,雷射大燈可以達到170流明/瓦,而LED則為100流明/瓦。相比後者,雷射燈的能耗可降低30%
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在照射距離上,雷射大燈其實是LED的一個很好的互補。對於LED來說,由於其物理光譜的穿透性較弱,其照射距離相比氙氣燈並沒有絕對優勢。但射大燈,則相當於一個超級遠光燈。

以寶馬為例,其LED燈的遠光照射距離為300m,而雷射燈則可以達到600m。換句話說,雷射燈某種程度上並非是LED的直接替代者,而在短期內更像是一個補充,形成近光(100m)、遠光(300m),以及超遠光(600m)的組合。

實際上,量產版的寶馬i8,以及奧迪之前曾展出過的Sport laserlight概念車,都是採用了LED+鐳射的雙重組合模式。


目前在量產車中,寶馬i8與寶馬7系是僅有的兩款搭載雷射大燈的車型。其中,7系的遠光燈是選裝雷射大燈的,並非標配。
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