[XCAR 评测 原创]
我们经常把汽车的头灯比作人类的双眸,如果说眼睛是一个人心灵的窗户,那么汽车头灯就是一辆车子从灵魂深处发出的光芒。无论是大灯造型还是发光效果,都会从一定层面反映出车辆的性格。而从卤素大灯到氙气大灯,再到全LED大灯甚至OLED大灯,车灯的光源不断在进化,如今,宝马已经将激光大灯投入量产,所以本期爱卡研究院就带您详解激光头灯。
可能您在读这期爱卡研究院时脑海中已经浮现了未来激光战车的画面,不过这一定是想多了。因为激光之所以能应用在汽车头灯上,说明它已经被“驯化”的很平易近人了,它甚至一点都不耀眼,不过话虽这么说,但我还是建议你不要长时间直视它。
其实激光大灯的光源——激光二极管(Laser diode)并不是一个陌生的事物,它与我们经常接触的发光二极管(LED)几乎诞生于同一时代。激光(LASER)是二十世纪60年发明的一种光源,LASER是英文的“受激放射光放大”的首字母缩写。
激光器有很多种,尺寸大至几个足球场,小至一粒稻谷或盐粒。气体激光器有氦-氖激光器和氩激光器;固体激光器有红宝石激光器;半导体激光器有激光二极管,像CD机、DVD机和CD-ROM里的那些,每一种激光器都有自己独特的产生激光的方法。
半导体激光器的结构通常由P层、N层和形成双异质结的有源层构成。(其实没必要知道这么多,但是本着科学普及的态度,求知欲强的网友可以把这段继续读下去)按照PN结材料是否相同,可以把激光二极管分为同质结、单异质结(SH)、双异质结(DH)和量子阱(QW)激光二极管。量子阱激光二极管具有阈值电流低,输出功率高的优点,是目前市场应用的主流产品。
同激光器相比,激光二极管具有效率高、体积小、寿命长的优点。虽然激光二极管的大规模商业化应用要比LED(发光二极管)稍晚些,但是其应用范围更加广泛,在测量、电子、通信、医学、加工等行业都有激光二极管的身影。但是,由于各种因素,汽车头灯在很长一段时间都没有采用激光光源。
其实激光大灯的应用不只是宝马一家,2013年初,斯坦利电气为SIM-Drive公司研发的“SIM-CEL”开发出了激光组合头灯。该头灯配备蓝色激光发光元件,通过将蓝色发光元件发出的激光照射到黄色萤光材料上来形成白色光。“SIM-CEL”在两侧各配备一盏远光灯和四盏近光灯,近光灯中上面两盏采用LED(发光二极管)灯,下面两盏采用激光灯,远光灯为氙气大灯。
和“SIM-CEL”不同的是,选配了激光大灯的宝马i8,无论是近光灯还是远光灯,都会采用激光光源,这才是真正意义上量产的、革命性的灯光升级。激光大灯被宝马称为“合理的下一步”。
既然宝马认定未来将是“激光头灯”时代,那么激光头灯相比于目前的LED头灯有哪些优势呢?
大灯尺寸的大幅度缩小可以给未来汽车设计师更多的发挥空间,甚至很可能改变汽车前脸的整体布局,让汽车造型产生翻天覆地的变化。
除了极其紧凑的体积,激光光源同时也具有高效稳定的特点,大约仅需要现今LED灯组一般的能源消耗,这节省的一部分能源,可以从另一个角度上算是提升了燃油经济性。
很多人一直会担心激光照明的安全问题,其实大可不必担心。宝马正在开发的激光发光二极管的蓝光灯将会贯穿前大灯单元内有荧光的荧光粉材料,将其转换成一个扩散的白光,明亮的同时对眼睛也更加友好。
不过,宝马对于激光大灯能够实现的各种辅助功能并未做过多介绍,但是可以确定的是,在Connected Drive技术框架内,激光头灯将与其他光学技术一起,为司机提供尽可能完美的驾驶视觉效果。
激光的平行光特性让汽车头灯可以实现完全的可控性,现有的矩阵式LED只可以控制单个LED芯片的开启或关闭以实现智能头灯的单独照明效果,但激光技术可以让汽车头灯对任何的事物都能做出单独的照明效果。比如夜间行驶中碰到的路面障碍物、过马路的行人以及路边的交通指示牌等,都可以用单独的光束进行照明提示,既让驾驶员看清路况,也让行人意识到危险,这样的技术革新对汽车安全的影响将是革命性的。
在发光原理方面,同LED一样,激光二极管也只能发射单色激光,需要通过多个单色激光源合成,或者使激光通过石英等透明介质,导致光谱展宽形成白光辐射。宝马则使用了蓝色单色光+荧光滤镜来制造白光。
其实除了宝马之外,另外一家德国汽车厂家也对激光光源很感兴趣,不用说大家也知道——灯光大师奥迪。奥迪虽然没有朝着激光头灯的方向去研发,但是奥迪设计出了非常“高端、大气、上档次”的激光后雾灯。
传统的雾灯虽然具备很强的穿透能力,但在极端天气情况下,雾灯光束还是有可能受到雾霾的影响从而削弱光束的穿透能力。激光后雾灯则利用激光束定向发光的特点改善了这一问题。由激光雾灯发射出来的激光束呈扇形向斜下方照向地面,在对后车起到提示作用的同时,还避免了光束对于后方驾驶员的影响。
总结:汽车由上万个零部件组成,各个体系的技术革新都会对整个汽车产业产生深远的影响。在这其中,车灯一直是个非常积极和善于改进的部件。从最初昏黄的卤素大灯到带透镜的氙气大灯,从高位刹车灯到LED尾灯再到如今的激光雾灯,从LED日间行车灯到全LED大灯再到如今的激光头灯,大灯的进化让本就色彩斑斓的世界变得更加流光溢彩。当各种美轮美奂的车辆灯光效果出现在你眼前时,是否对未来又对了些期许?