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激光将登上汽车前灯的历史舞台

2013-11-29 17:16
安娜PARKER
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  2014款宝马I8插电式混合动力跑车将成为“蓝光”前灯的首秀:这是这一技术首次在欧洲汽车市场正式使用。

  自从1879年爱迪生发明了白炽灯开始,人类的照明历史就发生了质的改变,在汽车领域也是如此。随着晶体管照明技术的日渐没落,1991年BMW在其7系列轿车中使用的氙气前灯,一直被认为是当时照明度最好的汽车前灯技术:氙气前灯发光强度保持在2800~3500流明,热度可达到4000开尔文。但相比于LED照明技术,氙气照明依然表现出光强弱、黄光成分高、效率低的劣势。第一款LED前灯的问世大约在六年前,当时雷克萨斯公司将这一技术使用在其LS 600h L款轿车上。但很快,激光技术将沿袭历史重任,登上汽车前灯的历史舞台。

  “人们可能不容易直接判断出光源质量的好坏,但通过对比却可以强烈感受出光源的差异。”宝马公司“蓝光”技术项目负责人Stefan Weber介绍说。“蓝光”前灯的发光原理是由一个亮度达到普通发光二极管1000倍但能耗仅有三分之二、且体积只有LED十分之一的蓝光二极管发出激光。激光的一部分通过荧光体,将激光的波长转换成黄色光的频谱,混合后可以得到聚焦性极强的白色光束用于照明。宝马公司的工程师们正在试图将“蓝光”前灯研制成能量更集中、更接近太阳光一样的光源,使其达到5500~6000开尔文的热能传输值,这可以有助于驾驶员在夜间有更清晰的视线,并有助于减轻视觉疲劳。

  “LED前灯的时代即将结束。”中村修二说。作为蓝色激光技术和蓝光LED技术的发明人,中村深知这将使得整个世界拥有一种稳定而强大的照明技术。相比于普通LED照明,激光可以更高效准确地将光能传送到更远的地方,这个道理十分容易理解:激光的主动发光面积只有10平方微米,是LED发光面积的十万分之一。极高的电流强度使得这一小块发光体产生出比LED更耀眼的光芒。而LED光源散射度大,很难将光能集中。此外,较长的光源持续性也是激光光源的一大优势:“蓝光”前灯3万小时的寿命远超出车子本身的使用寿命。激光相比于LED照明的另一大优势在于能量转换效率。诚然,LED相比于激光可以更有效地将电能转化为光能,但如果考虑到整个能量系统的效率结论就大相径庭了:激光光源可以使光的传输损耗相比于LED光源小很多。此外,激光前灯还可以省电:比如,一对老式的惰气前灯需要120瓦,最好的LED前灯大约耗电40瓦,而“蓝光”前灯可以将电能使用控制在30瓦以内。

  “我们相信激光技术将为人类照明历史翻开新的篇章,”中村说,“它将被广泛使用于家庭、企业照明,还会被用在各种显示器上。”LED技术为数字显示器带来了辉煌,现在研发商们已经让“蓝光”技术走上舞台。如同当年半导体照明一样,随着研发技术的提升,“蓝光”的成本也会迅速降低。

  当然,目前的 “蓝光”前灯技术仍然不是十全十美。宝马公司的工程师们仍然面临要精简“蓝光”前灯系统以保证真实路况下的产品耐久性。系统散热是另外一个挑战,用电动风扇或其他导体材料辅助的空气流动散热仍然是最直接的解决办法。目前宝马公司已经开始在加州死谷和其他极端条件的地区进行进一步测试。

  工程师们设想,未来的汽车照明系统将实现对自然环境的自动识别,至少数以百计的照明系统将快速的切换以完成这一目标。毫无疑问,激光照明技术的应用将与这一发展趋势相吻合。

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