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汽车灯光源演变历程简介

来源:网络转载 2020-08-09 02:34:01 阅读:

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车灯对汽车和司机来说非常重要。它们可以照亮道路,使夜间驾驶变得容易。它还使其他交通参与者能够找到车辆并避免事故。这辆车不同寻常的部分背后有许多值得探索的话题。今天,我们将从车灯中使用的光源开始,展示它们的演变。 在20世纪80年代,汽车已经配备了前灯。当时,车灯用的光源主要依靠燃烧乙炔或石油燃料发光。其中,燃烧乙炔气体的头灯更受欢迎,因为它们具有很强的抗风雨能力。1898年,哥伦比亚电动汽车公司首次为其车型提供了以电为光源的前照灯作为可选设备。当时,电灯没有得到市场的认可,因为两个技术瓶颈严重影响了它的商业应用:首先,在汽车使用的环境中,恶劣的条件使灯丝寿命太短;另外,为电灯提供能量的发电机太大,不能满足当时技术条件下在汽车上的应用。当然,随着技术的发展,上述两个问题已经在短时间内解决了。下面,我们将向您介绍汽车前灯光源发展的几个阶段。 最早的汽车电灯使用钨丝作为发光介质,灯泡中充满惰性气体或被抽至真正的空状态。足够的电流传导到灯丝,当灯丝被加热到白炽状态时,它就会发光。与现有光源相比,同等功率的钨灯产生的亮度明显不足。此外,钨丝灯正常工作时,灯丝表面的钨原子升华后会凝结在灯泡或灯体内,污染灯罩,进一步降低大灯的亮度。由于这些原因,汽车制造商不再选择普通钨丝灯作为前灯光源。 在钨灯的玻璃外壳中加入卤素气体后,情况发生了很大变化。这就形成了目前常见的卤素灯。它的工作原理是当灯丝加热时,钨原子蒸发并向玻璃管壁移动。当接近玻璃管壁时,钨蒸汽被冷却到约800℃,并与卤素原子结合形成卤化钨(碘化钨或溴化钨)。由于热流,卤化钨继续移动到玻璃管的中心,然后返回到氧化灯丝。卤化钨是一种非常不稳定的化合物,加热后会再次分解成卤素蒸气和钨,从而使钨沉积在灯丝上以弥补蒸发的部分。通过这种再生循环,灯丝的使用寿命大大延长(几乎是普通钨丝灯的四倍)。同时,由于灯丝可以在更高的温度下工作,所以获得了更高的亮度、更高的色温和更高的发光效率。在消耗相同瓦特电能的前提下,卤素灯产生的亮度远远高于普通钨灯。 卤素灯泡需要在更高的温度下工作,而普通的玻璃外壳会在此温度下熔化并流动,因此在卤素灯泡中使用的是熔融的应时玻璃,而不是普通玻璃。根据应时玻璃的特性,如果玻璃管壁被油污染(例如,用手触摸灯泡的玻璃外壳),上述再生循环将不能很好地完成,这将极大地影响灯泡的寿命,因此更换灯泡时应特别注意。 卤素灯发展的最新成果是在灯泡内部增加了一层特殊的涂层,它可以让可见光透过,但可以阻挡和反射红外线。反射的红外线将重新加热灯罩内的钨丝,钨丝的温度越高,发出的光亮度就越高。由于红外线在加热中起辅助作用,工程师不需要增加通过钨丝的电流,使用这种技术的光源会节省更多的能量。 高强度气体放电前照灯通过电弧发光。钨丝不再用于灯泡,但放置在耐高温灯管(电弧管)中的稳定电弧放电装置被用作发光元件。Hid灯通过特殊设计的涂有应时或铝的灯管,以及两端钨电极产生的加压电弧发光。这些灯充满了气体和金属。气体帮助灯泡启动,而金属加热到蒸发点,形成等离子体状态并发光。 像荧光灯一样,hid灯需要一个稳定器来触发和维持内部电弧,触发电弧的方式是不同的:汞灯和一些金属卤化物灯通常使用靠近主电极之一的第三电极来帮助启动,而其他灯通常使用高压脉冲。汽车前灯用的hid灯通常被称为氙灯,因为它使用充有氙的金属卤化物灯灯泡。氙气可以提高灯泡的发光速度。如果用氩代替氙,灯泡通常需要几分钟才能达到正常工作亮度。充满氩气的Hid灯通常用于街道照明系统。如果你的车是一个氙气灯,你可以找到氙气灯在照明速度的优势,通过寻找一个路灯下一次比较的时间,大灯打开到最亮。与钨丝灯相比,hid灯发出的光往往是浅蓝色的,亮度更高。hid灯用金属卤化物灯的平均寿命为4000-10000小时,明显优于钨丝灯。 冷阴极荧光管(ccfl)利用高压电激发汞蒸气产生紫外线,然后紫外线激发管内的荧光涂层发出可见光。它的原理类似于霓虹灯。冷阴极灯通常使用逆变器来产生更高的电压,以达到气体放电所需的电压。因为相同功率下电压较高,电流相对较低,所以温度较低,使用寿命较长。 在汽车领域,由于安装在前照灯总成内的阴极荧光灯的直径小于15毫米,并且电流通常只有40微安左右,因此不能满足一般照明的要求,所以只能用于指示。宝马是第一个将ccfl融入汽车前灯的企业,第一个采用的车型是2001年重新设计的5系列(e39)。Ccfl在宝马5系前照灯总成中扮演着重要的角色,它有一个著名的名字“天使之眼”。发光二极管(简称led)是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年就出现了。Led在早期只能发出低亮度的红光,然后发展出其他单色光版本。到目前为止,它能发出全可见光、红外光和紫外光,亮度有了明显的提高。随着白光发光二极管的出现,led已经应用于普通照明领域。 led具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度快、可靠性高等优点。同时,由于进入市场的制造商之间的竞争,每千流明的购买价格显著下降。尽管越来越多的人将led照明用于办公室、家具、装饰、招牌甚至路灯,但led的光电转换效率(有效照度与耗电量之比)仍低于新型荧光灯。 奥迪率先发现了白色led在前照灯照明方面的优势,随后推出了r8超级跑车,该车全部使用led作为前照灯光源。之后,为了打造独特的品牌形象,奥迪在其车型中全面推广了led技术,新一代a8、a7和a6(a6l)也可以配备所有led前照灯。奥迪的其他产品根据不同的定位配备了各种led日间行车灯。 作为竞争对手,梅赛德斯-奔驰为新款cls配备了所有led前照灯,其他车型标配有led日间行车灯;宝马利用led的高亮度来取代低亮度的ccfl,形成了新一代的同时具有宽度指示器和日间行车灯功能的天使之眼。新一代6系列是第一个将白色led应用于远近光照明的产品。宝马在尾灯方面也领先于竞争对手。在2001年5系列(e39)上,宝马已经采用了海拉开发的发光二极管宽度指示器,并命名为赛利斯。当led出现时,汽车光源的发展似乎已经停止,但事实并非如此。目前,宝马已经表示,它正在开发基于激光技术的新一代照明系统,将在几年内投入大规模生产。目前,我们无法判断未来的激光照明技术和现在的技术孰优孰劣,但有一点是肯定的:汽车制造商将不断提高汽车照明系统的技术含量,为驾驶员提供更安全、更舒适、更高效的前照灯。

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