高振华

汽车大灯发展到今天已经经历了漫长的卤素、氙气到LED 技术,如今更具划时代意义的激光大灯技术来到我们身 边,它又能为我们带来什幺呢?

据了解,作为激光大灯的光源——激光 二极管(Laser Diode)和我们更熟悉的发光二 极管(LED)几乎诞生在同一年代,并且使 用颇为广泛,人们用它测量、通信、加工甚 至是医疗手术和演出娱乐。但是将激光二极 管作为汽车大灯光源确是近几年才提出的想 法,目前也只有宝马和奥迪品牌公布了他们 的使用计划。

事实上,这个实现过程比我们在科幻电 影中看到的复杂更多,甚至在研发之初,很 多光学科研机构并不看好这一项目,质疑主 要来自激光器的狭窄光斑和使用稳定性上的 考虑。同时,激光照明的另一个局限性在于 非常狭窄的光线输出:红、蓝、绿和黄四色 波长不能产生很好的显色性。通俗一点讲, 激光光源不容易形成片状照射区域,并且可 实现的颜色非常有限。

据记者了解,最早提出可行性及解决方 案的是宝马汽车和美国桑迪亚国家实验室, 他们利用蓝色、红色、绿色和黄色光源相结 合,创造出了一个媲美普通发光器产生的白色 光源,同时也较好的解决了激光二极管激光器 所发的白光颜色渲染质量差的问题,并且针对 用户偏好,实验室也做过大量试验,他们希望志愿者说出自己对物体在不同光源照射下的喜 好,结论是:激光照明的表现让人满意。并最 终将激光大灯应用到了宝马i8概念车上使用。

激光大灯:结构比想象中简单

既然如此费力,宝马、奥迪等品牌为 何还要如此推崇这一灯光技术呢?首先,激 光大灯拥有LED大灯的主要优点,比如响应说速度快、亮度衰减低、体积小、能耗低、 寿命长等等。此外,比LED大灯更明显的好 处在于:激光大灯总成的体积更小(单个激 光二极管元件的长度已可以做到10微米,仅 为常规LED元件尺寸的1/100),这意味着, 给汽车设计师留下了更多前脸造型设计的空 间;更重要的,激光大灯的照明效率更高 (LED照明的光输出约为100流明/瓦,激光照 明则约为170流明/瓦),同时,也较好的解 决了灯光发热和重量问题,这些都可能为将 来的汽车设计带来革命性的影响。

宝马“终结”LED时代

将这项新技术从实验室移植到实车上, 宝马给出的解决方案是:应用了白光LED普遍 采用的方法——蓝色单色光+荧光滤镜来制造 白光。和LED一样,激光二极管也只能发射单 色激光,因此白光需要通过多个单色激光源合 成,或者使激光通过石英等透明介质,导致光 谱展宽形成白光辐射。宝马选择了更为稳定可 靠的后者解决方法,同时,应用了更加坚固的化学硬化薄玻璃作为灯罩材质,共分两层,每 层厚度仅为0.7毫米,重量相比传统材质降低 了50%。大灯照射方向如图所示,通俗的讲, 宝马i8使用的这套激光大灯的照射原理可以归 纳为“一射一透两反射”。一射是指蓝色激光 由激光器射出;一透是指经过反射的激光通过 黄磷滤镜产生白光;两反射则是指激光在框架 上的激光反射镜上反射一次,之后透过的光再 于反射碗上反射一次,最终射出照射光。

对于射出光线的安全问题,据宝马称, 激光大灯的亮度色温都经过研究,激光大灯所 使用的激光对于人类、动物以及自然环境都是 100%安全无害的,发射器发出的蓝色激光也 在射向路面之前被转换成自然纯净的白色, 人眼看上去最为亲切和自然,并完全符合日常 使用的要求,灯光也不会对人眼造成伤害。而 对于应用激光大灯后的可用功能,目前透露不 多,但可以肯定的是自适应灯光、动态光点等 功能已经能够实现。

宝马声称i8将是第一个将这种技术应用 于生产的车型。今年秋天将该技术运用到i8生 产,但是竞争对手已经宣布了类似的计划。奥迪将在其R18 e-tron Quattro赛车中使用激光技 术,但尚未公布在量产车型当中推广的具体时 间和计划。

奥迪“玩灯”专家不寂寞

无独有偶,奥迪也在最新发布的概念车 上应用了这项技术,以确保其在车灯应用上 的领先优势,正式使用的车型可能是奥迪R18 e-tron quattro,这也将是激光大灯技术第一次 应用到汽车比赛中。奥迪称新款激光大灯可 以照亮500米范围内的车道(一般量产车的远 光灯照射范围为100米,部分配有适应性大灯 的车型可达200-300米)。相应的,奥迪车型 还将激光光源应用到了尾灯,雨雾天行车, 激光雾灯会散开一个向下的扇形区域,可视 效果更佳,同时有效避免强光给后车驾驶员 带来的潜在危险。