汽車燈的演變

汽车前灯的出现和演变历史充满了各种细节和有趣的时刻。汽车前灯经过了漫长的发展才有了现代的外观。让我们试着回顾一下，追溯汽车照明发展的主要里程碑。

汽车照明的历史发展

第一批汽车（“自动移动车厢”）的原型根本没有前灯 – 因为它们只在白天移动。当第一批汽车出现时，它们使用的是最原始的灯 – 煤油、石油，然后是乙炔（自 1896 年以来）。后者使用起来非常费时费力：要打开前灯，您必须打开乙炔供应阀，然后打开前灯本身的玻璃盖，最后用火柴点燃火炬。同时，乙炔在一个单独的罐中在移动中产生，该罐分为两个部分，需要在行驶前用电石填充并倒入水。1908 年，WMI 的 Sally Windmüller 提出了一种新的乙炔炬操作原理。反射器和透镜设定了光线的方向：火炬开始向前照射，而不是向四周照射。因此，可见度增加了十倍 – 高达 300 米。

1912 年，人们在明火的位置插入了电灯泡。灯泡的一侧安装有抛光反射器，另一侧安装有透镜。凯迪拉克 30 型和传奇的劳斯莱斯银魅是首批将电头灯作为标准配置的车型。电白炽灯本身早在 19 世纪就已发明，但汽车需要直流发电机。因此，在 1910 年代中期，白炽灯只出现在高档汽车上，直到 1920 年代才开始大规模安装。

由于前灯密封性不佳，反射镜很快就生锈了。本来就很微弱的灯光变得更加暗淡，最重要的是，前灯周围形成了光晕，使迎面驶来的车辆看不清路。1941 年，这种前灯被禁止使用。

带近光/远光灯的前照灯直到 20 世纪 20 年代才出现。在此之前，由于当时装配的公差很大，对光线方向的所有调整根本就没有意义。第一批光束调节器开始生产，有不同类型的调节器：杠杆式、电缆式、液压式。一些制造商将变阻器杆放在前面板上。驾驶员可以用它调节灯的亮度。1919 年，博世推出了双灯丝灯。

20 世纪 50 年代中期，法国 Cibie 公司提出了一项当时革命性的解决方案，至今仍在使用。其理念是创造一种不对称光束，使驾驶员的前灯比乘客的前灯照射得更近。自 1957 年以来，这种光线分布已被纳入所有欧洲量产汽车的技术法规中。

密封式头灯与家用灯的区别不大：钨丝被放置在充满惰性气体的玻璃灯泡内，但反射器安装在灯泡内。这种灯与普通家用灯一样，会逐渐失去亮度，因为钨会从灯丝中蒸发并沉积在灯泡壁上。

密封式前照灯通常价格低廉——主要是因为统一化可以大批量生产。前照灯有几种类型，标准化方法不允许汽车设计师为汽车赋予个性化外观。

1962 年，海拉推出了第一款汽车卤素灯。与前几代灯相比，它的发光效率提高了 1.5 倍，使用寿命立即翻了一番，发热量减少，灯本身也变得更加紧凑。卤素灯至今仍是汽车照明领域的“黄金标准”。此外，1961 年，汽车前灯也变成了矩形，因为扩散器不是透镜，而是聚碳酸酯。它可以是任何形状。车身的空气形状得到简化，以改善汽车的热力学——任何形状的前灯（而不仅仅是圆形）都更容易融入汽车设计。

自 1973 年以来，汽车制造商开始大量用卤素灯泡替换前照灯灯泡。得益于现代密封剂和组装技术，反射器几乎不会因内部湿气侵入而腐蚀。耐热石英灯泡使灯丝能够保持极高的温度，因此光的色彩组成更接近自然日光。更高的温度也意味着卤素灯每单位吸收能量的光效率更高。卤素灯发出的光的温度为 3400 K（自然阳光的色温约为 6000 K）。

另一方面，钨丝会因为温度升高而更快蒸发，为了抵御这种影响，卤素灯泡中不仅充有惰性气体，还充有溴或碘蒸气。卤素与钨蒸气形成化合物，这些化合物与热灯丝接触后会再次分解。结果，钨又沉淀在同一根灯丝上。

计算机模拟的出现使得创建复杂形状的组合反射器成为可能：将其分成多个部分，每个部分以不同的方式聚焦光束。

1993 年，欧宝首次在量产车型（欧米茄车型）上使用塑料聚碳酸酯透镜。这提高了前照灯的透光率，并大大减轻了其总重量：几乎减轻了 1 公斤。

在 2000 年左右，所谓的聚光头灯开始被广泛使用，这种头灯的光束随着方向盘的转动而向右/向左照射。在低成本汽车上，转弯照明功能被分配给附加侧灯或雾灯。豪华和紧凑型车型使用组合式转弯灯，其中侧灯在低速时打开，转向聚光灯在高速时打开。

现代汽车配备 HID 灯（高强度放电灯，或氙气灯），并逐渐被 LED 取代。这是专家对汽车照明未来的最新预测。由于 LED 具有明显的优势（重量轻、抗震性强、使用寿命长、能耗极低），因此它很可能很快取代汽车市场上的 HID 系统。

现代头灯的设计

HID灯根本没有灯丝，而是在惰性气体中通过高压电弧发光。这种灯的点火需要高电压和高启动电流（当灯已经工作时，它比普通卤素灯消耗的能量少得多，产生的光也更多）。此外，电弧产生的光通量更均匀，更容易聚焦。为了使氙气灯正常工作，汽车上设置了点火器、清洗器和光束调节器。

但是，灯泡需要几秒钟才能点亮、预热并开始产生全功率。因此，有些汽车使用 HID 灯来发出近光，而普通卤素灯则用于发出远光。另一种选择是电动快门。在这种情况下，氙气灯可以同时具有近光和远光模式的光线分布。

氙气灯的主要优点是符合日光要求：车灯越接近日光，驾驶员的眼睛越不容易疲劳，并且在驾驶时会更加镇定、集中和专心。

第一批配备 LED 灯的量产汽车通常都是豪华车型。1992 年，宝马 3 系敞篷车配备了中央 LED 刹车灯，21 世纪初，奥迪 A8 W12 上出现了 LED 日间行车灯。2008 年的雷克萨斯 LS 600h 的前大灯组首次实现了全 LED 化。LED 的独特特点是高效、可靠、亮度高、耐用、紧凑、对冲击和振动不敏感，以及与普通灯头灯相比具有成本效益和更高的容量。

目前还没有统一的 LED 组装标准。因此，汽车制造商必须为每款车型生产原创设计，而这种乐趣并不便宜。LED 大灯本身也相当昂贵。

LED 已用于停车灯和刹车灯很长时间了。这项创新解放了设计师的双手，使他们可以设计出任何风格的灯。LED 大灯设计简单：它们不需要额外的块，因此更容易安装和维护。它们消耗的能量明显更少，从而减少了车载系统的负载，从而降低了燃料消耗。此外，LED 的点亮速度比白炽灯快 400 到 500 毫秒。这可不是小事——如果你目瞪口呆，在你后面行驶，以大约一百公里/小时的速度打电话，你将有十二米的余地来踩刹车。

然而，车头灯的设计方案与 20 世纪 20 年代的相同。到目前为止，车头灯由灯体、反射器、扩散器和灯（光源）组成：

德国制造商奥迪和宝马的概念车已经使用了激光大灯。奥迪只打算为量产车型配备激光头灯，但并未透露具体日期。宝马已经为 i8 运动混合动力车提供了激光大灯作为选配。激光二极管的照射范围为 500 米。激光大灯的一个显著缺点是成本，它们是目前最昂贵的大灯，至少 1 万欧元。用这个价格你可以买一辆新的经济型汽车。

基于二极管，海拉专家创造了一种不会致盲的矩阵 LED 系统：它由挡风玻璃上的摄像头、处理器、电子单元和 LED 组成。摄像头将交通信息传输到控制单元，控制单元会打开和关闭单独的 LED。例如，如果摄像头看到迎面驶来的车辆，控制单元会关闭照亮该路段的模块。因此迎面而来的灯光不会使任何人致盲。

在 LED 大灯设计中引入 LCD 显示屏的集成解决方案为汽车照明技术的发展开辟了新方向。“智能 LCD 大灯”的原型安装在保时捷 Panamera 上。