激光大燈

車燈

徠繼LED大燈之後激光大燈被稱為“合理的下一步”,它更加節能,更加省油。這種激光大燈不是電影里的那種炫到爆的激光,它甚至一點都不耀眼,原理是激光發光二極體的藍光燈將會貫穿前大燈單元內有熒光的熒光粉材料,將其轉換成一個擴散的白光,明亮的同時對眼睛也更加友好。

發展沿革


寶馬i8使用的激光大燈
寶馬i8使用的激光大燈
作為激光大燈的光源——激光二極體(Laser Diode)和平常的發光二極體(LED)幾乎誕生在同一年代,並且使用頗為廣泛,人們用它測量、通信、加工甚至是醫療手術和演出娛樂。
在研發之初,很多光學科研機構並不看好這一項目,質疑主要來自激光器的狹窄光斑和使用穩定性上的考慮。同時,激光照明的另一個局限性在於非常狹窄的光線輸出:紅、藍、綠和黃四色波長不能產生很好的顯色性。通俗一點講,激光光源不容易形成片狀照射區域,並且可實現的顏色非常有限。
將激光二極體作為汽車大燈光源確是近幾年才提出的想法,目前只有寶馬和奧迪品牌公布了激光大燈的使用計劃,可以在寶馬i8、奧迪Sport quattro Laserlight概念車等產品上看到這項裝備。

研究

最早提出可行性及解決方案的是寶馬汽車和美國桑迪亞國家實驗室,他們利用藍色、紅色、綠色和黃色光源相結合,創造出了一個媲美普通發光器產生的白色光源,同時也較好的解決了激光二極體激光器所發的白光顏色渲染質量差的問題,並且針對用戶偏好,實驗室也做過大量試驗,他們希望志願者說出自己對物體在不同光源照射下的喜好,結論是:激光照明的表現讓人滿意。並最終將激光大燈應用到了寶馬i8概念車上使用。

結構

結構
結構
簡單的可分為激光光源、激光反射鏡、黃磷濾鏡和反射碗四個部分。

生產商

寶馬已經宣布將會在下一代概念車寶馬i8上應用這種激光照明技術,並且會進一步發展跨越多種型號上的激光大燈技術。寶馬錶示:能源效率的提高產生了更高效的汽車,此外,產生同樣的光照強度只需要更小的面積,但是寶馬的工程師們並不打算消減大燈的尺寸(大燈小了還怎麼把妹),他們能夠減小整個發動機艙的尺寸,這樣就能允許他們設計更加新穎的車燈位置和整體車型。
激光大燈
激光大燈
此外,寶馬公司的新廣告賣點:“現在是激光大燈時代了”(nowwithlaserheadlights)。
寶馬已經在14年新款X5高配版上使用該款大燈。黑色為激光大燈,白色為低配版氙氣大燈。

功能特點


優點

激光大燈
激光大燈
激光大燈擁有LED大燈的主要優點,比如響應說速度快、亮度衰減低、體積小、能耗低、壽命長等等。此外,比LED大燈更明顯的好處在於:激光大燈總成的體積更小(單個激光二極體元件的長度已可以做到10微米,僅為常規LED元件尺寸的1/100),這意味著,給汽車設計師留下了更多前臉造型設計的空間;更重要的,激光大燈的照明效率更高(LED照明的光輸出約為100流明/瓦,激光照明則約為170流明/瓦),同時,也較好的解決了燈光發熱和重量問題,這些都可能為將來的汽車設計帶來革命性的影響。
此外,LED大燈需要非常繁複的冷卻系統(LED大燈在每個LED光源發射光束后需要通過反光鏡、透鏡形成廣範圍的平行光,在這些鏡片上產生了大量熱量,需要通過風扇進行冷卻。),但激光大燈由於發光面積以及能耗的減小,冷卻系統也會相對簡單。
應用激光大燈后,由於其更小的尺寸、更亮的照明以及更低的發熱等優點,便允許設計師重新設計車體,可以將更大的空間留給空氣動力學的布局,以及適當的對前懸和發動機位置進行調整,以達到優化空間的用意等等。
另徠外,應用激光大燈后,夜間行車也會更加安全,駕駛員的視野也會因燈光的改變而變得更加開闊,有助於更早做出危險判斷,同時,面向對方向會車,燈光的可控範圍也會更大,避免炫目帶來的潛在風險。

應用

寶馬
寶馬給出的解決方案是:應用了白光LED普遍採用的方法——藍色單色光+熒光濾鏡來製造白光。和LED一樣,激光二極體也只能發射單色激光,因此白光需要通過多個單色激光源合成,或者使激光通過石英等透明介質,導致光譜展寬形成白光輻射。寶馬選擇了更為穩定可靠的後者解決方法,同時,應用了更加堅固的化學硬化薄玻璃作為燈罩材質,共分兩層,每層厚度僅為0.7毫米,重量相比傳統材質降低了50%。
原理
寶馬i8使用的這套激光大燈的照射原理可以歸納為“一射一透兩反射”。一射是指藍色激光由激光器射出;一透是指經過反射的激光通過黃磷濾鏡產生白光;兩反射則是指激光在框架上的激光反射鏡上反射一次,之後透過的光再於反射碗上反射一次,最終射出照射光。
奧迪
正式使用的車型可能是奧迪R18 e-tron quattro,奧迪稱新款激光大燈可以照亮500米範圍內的車道(一般量產車的遠光燈照射範圍為100米,部分配有適應性大燈的車型可達200-300米)。
相應的,奧迪車型還將激光光源應用到了尾燈,雨霧天行車,激光霧燈會散開一個向下的扇形區域,可視效果更佳,同時有效避免強光給後車駕駛員帶來的潛在危險。

安全性

對於射出光線的安全問題,據寶馬稱,激光大燈的亮度色溫都經過研究,激光大燈所使用的激光對於人類、動物以及自然環境都是100%安全無害的,發射器發出的藍色激光也在射向路面之前被轉換成自然純凈的白色,人眼看上去最為親切和自然,並完全符合日常使用的要求,燈光也不會對人眼造成傷害。