1885年德国卡尔.本茨制造出世界上第一辆原型汽车――机动三轮车,把马车使用的灯具转移到汽车上来。随着汽车的发展,车灯也在同步发展。按照光源分类,车灯的演变大体上经过以下几个阶段:
油灯、蜡烛
最初前照灯和尾灯使用的光源是煤油灯或蜡烛,配上一个抛物面反射镜。但其发光强度太低,不足以照亮前方路面的要求。
乙炔灯
1905年乙炔灯开始在车灯中使用。虽然当时已经出现了白炽灯,但由于它的抗振性能不好,发光强度远低于乙炔灯火焰的发光强度;另一个原因是当时汽车上没有发电机和蓄电池;这一时期乙炔灯是汽车灯的主要光源,一直延续到1912年。
电光源车灯
1913年以后,使用白炽灯泡的车灯才在汽车全面使用。这得力于1913年发明的充惰性气体的白炽灯泡和1912年发明的电启动发动机和相应的电气系统,1925年电启动发动机和相应的电气系统成为汽车的必装件后,汽车灯的光源也就全部换成白炽灯,其光效率为15lm/W~18lm/W,在国际上该光源一直使用到20世纪50年代,在中国则使用至1990年。
卤素灯
它是一种电光源灯,是白炽灯的改进型,1960年被开发出来。由于其发光效率可以达到22lm/W~25lm/W,比白炽灯高近一倍,同时使用寿命大幅提高,很快在前照灯中广泛使用,前照灯系统的性能也得到显着改善。目前,使用的卤素灯泡主要有H1、H3、H4、H7、HB3、HB4等,其中H1、H4和H7主要在前照灯中使用,H1、H3主要在前雾灯中使用,HB3、HB4是美国标准的前照灯灯泡。正在开发中的卤素灯泡还有H8、 H9、H11和H13等,它们的特点是灯丝直径和灯丝长度均缩短,发光效率提高,热辐射较少,有利于提高卤素前照灯的亮度和减少灯具尺寸。
气体放电灯
气体放电灯简称HID,利用高压电击穿灯泡中的惰性气体发光。目前有D1S、D1R、D2S和D2R四种型号,其功率为35W,光通量为2800~3200lm,发光效率为80~91lm/W;工作电压85V,启动电压30kV,使用寿命可以达到3000小时。其灯光颜色接近日光;近车点照度低减少司机炫目效应,特别是在地面潮湿条件下;照度高,利于及时识别障碍,照明范围大,亮区更亮;光输出稳定、 节能(35W,5kV);缺点是工作电压高,需要电压提升系统。首次在批量生产中使用HID灯泡的前照灯是奔驰E级车的自由曲面反射镜前照灯,随后应用于透镜组形式的前照灯上是宝马5系列车,现在,也应用到戴姆勒-克莱斯勒、宝马、奥迪、大众、丰田、本田、通用、福特等车厂所生产的车型。
固体光源
在固体光源中,以LED为代表。以前LED只在信号灯中使用,但随着科技的发展,LED也将在前照灯中应用。使用白色LED可以提高整车设计的自由度,使用LED为光源可以大大减少前照灯的厚度,特别适用于紧凑型轿车和侧面照明系统(转弯时,照明系统可根据方向盘的方向转动)。目前,制约LED在前照灯中使用的因素有:a)白色LED的形状、电压等的标准尚未确定;b)白色LED的发光效率较低,只有20lm/W~30lm/W;相反,发热量极高,必须采取散热措施。C)能够提供高功率白色LED的厂商只有少数几家,没有大批量生产。不过,LED前照灯的体积较薄和具有独特的多点照明功能,这将使之成为紧凑型轿车前照灯的一个发展趋势,目前日产、本田、丰田等日本汽车厂商及戴姆勒-克莱斯勒公司设计的一些紧凑型轿车概念车也装备了LED前照灯。 |