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出品：科普中国 作者：X-Y团队 监制：中国科学院计算机网络信息中心 如果要评选现代人类社会最重要的交通工具，汽车一定会毫无悬念登上榜首。作为人们出行不可或缺的忠实伴侣，汽车的重要性不言而喻。 它极大地拓宽了人们的活动半径，提高了生活和工作效率，使人们用更短的时间换取更大的空间成为可能，“朝发兮葱岭,夕至兮明光”也不再是遥不可及。也正因如此，汽车的发展与整个人类的进步息息相关，汽车的发展史也是人类的科技进步史。  图片来源：veer图库 自从1885年德国人卡尔·本茨（奔驰车即以他的名字命名）发明汽车以来，汽车车灯也作为汽车上一种辅助工具随之诞生。作为汽车的眼睛，车灯一直是保障汽车正常安全工作下去的重要“器官”。  世界上第一辆汽车奔驰1号 图片来源：作者拍摄 设计出让人耳目一新，别出心裁的汽车车灯，也成为了汽车工程师们所不断追求的点睛之笔。有的车灯流光溢彩，“暗送秋波”；有的车灯铿锵有力，宛如战斧，各具特色的车灯甚至成了一些豪车的一大卖点，并且逐渐成为自己的名片。   一些有特色的车灯，图片来源：作者自制 从最初的手提煤油灯开始，汽车车灯的发展大致经历了四个阶段，分别是第一代白炽灯，第二代卤素灯，第三代高压气体放电灯，以及现如今最新的第四代LED（发光二极管）灯。 一、古老的白炽灯 发明大王爱迪生在1879年发明的白炽灯，注定会成为替代最初手提煤油灯的汽车车灯的首选，尤其在一些老爷车上普遍使用。白炽灯即便在现在的照明市场中也占有一席之地，它是通过电流流过钨丝使其发热并达到白炽态，温度可达3000℃，高温钨丝通过向外辐射光子进行照明。 然而，钨丝在高温工作时会不断挥发出钨原子并最终冷却在玻璃管内壁上，使得白炽灯的寿命很短，并且为了避免钨丝的快速损耗而不得不降低其工作温度，进而也就限制了其发光亮度。由于较低的色温，白炽灯发光偏黄。值得庆幸的是，白炽灯作为车灯的局限性很快被卤素灯所弥补。  图片来源：veer图库 二、进阶版之卤素灯 卤素灯始于 20 世纪 70 年代，它其实就是上述白炽灯的升级版，通过在白炽灯中加入卤族元素（碘或者溴等），能使得白炽灯的亮度提高1.5倍，同时使用寿命提高 3-4 倍。其工作原理为：当灯丝在高温下产生的钨原子被蒸发后向玻璃管壁方向移动，当接近玻璃管壁时，钨蒸气被冷却到大约800℃并和卤素原子结合在一起，形成卤化钨（碘化钨或溴化钨）。卤化钨折回向玻璃管中央继续移动，又重新回到被氧化的灯丝上。 由于卤化钨是一种很不稳定的化合物，其遇热后又会重新分解成卤素蒸气和钨，这样钨又在灯丝上沉积下来，弥补被蒸发掉的部分。通过这种再生循环过程，灯丝的累计使用寿命可以达到400-500小时，换算下来大概可以在一辆车上工作4-6年。  图片来源：veer图库 同时，由于灯丝可以在更高温度下进行工作，从而也可以获得更高的亮度，更高的色温和更高的发光效率。由于还是在白炽灯的基础上进行升级，所以在发光颜色上，卤素灯光线与白炽灯接近，均为偏黄的琥铂色，在雨雾环境下具有更好的穿透效果。由于卤素灯的价位便宜，因此直到如今，也是大多数家用轿车的选择。 三、听起来就很酷炫的高压气体放电灯 高压气体放电灯是指将高压气体代替钨丝封装在石英玻璃管中，用高压电流激活高压气体产生弧光放电。常见的高压气体放电灯有汞灯、钠灯以及氙气灯等，一般应用在汽车车灯上的是氙气灯。20 世纪 90 年代，车灯制造商海拉将技术成熟的氙气车灯推向了市场。由于不需要通过高温加热钨丝，所以氙气灯能提供比卤素灯更稳定的照明输出，且氙气灯的光照强度比卤素灯高三倍，耗能却仅为其三分之二，仅为35 W左右。  图片来源：作者拍摄 不仅如此，氙气灯的光色与日光近乎相同，为耀眼的亮白色，能为驾驶者创造出更佳的视觉感受。氙气灯的这些优势和特点大大改善了驾驶的安全性和舒适性。更重要的是，氙气灯的理论寿命可以达到3000小时，相比于卤素灯又得到明显提高。基于上述优势，氙气灯的使用量与日俱增，尤其成为中高端汽车的普遍使用灯型。 四、强大的LED灯 LED灯是通过发光二极管作为光源，电流通过半导体之后，电子空穴进行复合发光。由于成本原因，只有在较高端的车型上才有配备。相比于上述所有灯型，LED具有最低的能耗和最长的使用寿命，普遍寿命可达到50000小时。 LED的发光颜色与氙灯大致相同，均为日光一样的亮白色。然而与氙灯的开启需要3-4秒的延时不同的是，LED可以实现瞬间点亮，所以当 LED应用到转向信号灯与高位制动灯时，能够满足车辆行驶过程中应急反应需求，并且光源可以加工成任何形状，具有造型空间大、科技感强等优点。 LED大灯虽然是三种汽车大灯中综合性能最好的一种，价格也是最贵的，所以除了在一些高端车型上作为大灯使用之外，主要还是作为一些日间行车灯使用。  图片来源：作者拍摄 具体为自己的爱车选用何种汽车大灯，还是要根据自身的用车情况来决定。如平时开车都是在市区，普通的卤素大灯完全够用，并且由于其偏黄的发光颜色，使其在雨雾环境中具有更好的穿透性和辨识度。如是经常跑郊外或者是路灯状况不太好的路况，氙气灯由于其具有更高的亮度以及相对亲民的价格，可以弥补光纤和路况的不足。  不同车灯发光对比 图片来源：作者制作 对于追求行车体验以及条件允许的车主来说，LED灯会是一个不错的选择。不过汽车大灯也不是越亮越好，因为在夜间会车时会影响对方司机的视线，从而带来安全隐患。 参考文献: [1]杨利君, 赵宇. 汽车车灯技术与造型发展浅析[J]. 汽车实用技术, 2019(24):3. [2]关伟丽. 基于专利分析的汽车车灯技术发展研究[D]. 北华航天工业学院. [3]杨正波. 汽车的"前世""今生"与"未来"[J]. 中学生数理化:配合人教社教材, 2015(Z1). [4]陈岩. 汽车照明的现状及其发展前景[J]. 灯与照明, 1989(3):3. [5]成波. 浅谈汽车照明现状及发展趋势[J]. 时代汽车, 2017(01X):2. 文章来源【科普中国】版权归原作者所有 |
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