在三月的日內瓦車展中,捷豹發布了新款F-Type的數個版本,值得注意的是,此次捷豹新車將搭載更高科技的自適應LED車燈,它可以根據不同路況在城市道路、鄉村道路、高速公路以及惡劣天氣模式中智能切換,進一步提高新車安全性。
與此同時,奔馳發布的新款S級也宣布將換裝最新的多光束LED車燈總成,據說給S級提供的車燈要比眼下E級裝配的LED車燈在性能上提升不少,當然也復雜多了。
眼下各家都開始鉆研車燈的趨勢,可以說是在車身材料技術尚未實質性突破(鋼鐵依然是生產汽車的主要材料),活塞式發動機的能量轉化率觸及理論天花板之時,各個主流汽車品牌進一步優化現有的車輛樣態,優化細節并迎接汽車“智能化”的一個必經之路。在這個趨勢下,照明和人機交互便成了日趨漸熱的領域。
不過,在把“智能”的帽子給扣到車燈腦袋上之前,我們還是要先了解一下車燈是怎么來的?
上帝說:“要有光”,于是便出現了車燈
早在汽車剛被發明出來那陣,在車身側面掛個煤油燈,幾乎是那個時代所有“紅眼”司機的標配,不過這盞燈照不遠,而且一旦汽車顛簸起來,搞不好燈火兒還有給晃滅的危險,所以這燈與其說是照明用的,倒不如說是警示路人用的:“嘿,哥們兒,皮皮蝦來了,麻煩讓一下!”
后來,乙炔燈替代了煤油燈,開始在汽車上值夜班。亮度的提升確實讓乙炔燈火了一陣,但乙炔燈工作后的副產物氫氧化鈣對人體具有腐蝕性,卻注定了它也就是個“臨時工”。
1913年,螺旋鎢絲白熾燈出現在了汽車上。自此,汽車車燈正式定型,并在白熾燈的基礎上又進化出了遠光燈和近光燈,同時在設計層面也開始浮現現代車燈的雛形。
▲1968年的Mercedes Benz 300SEL
1962年,德國海拉公司發明出了鹵素燈泡,并隨即應用到了汽車上,更亮的照明能力,更低的成本,更長的使用壽命注定了其在車燈歷史上“霸主”的江湖地位。即使在眼下,依然有很多汽車還在使用鹵素燈泡。在鹵素燈泡之后,一種更好的照明技術出現了,與鹵素照明技術一高一低的形成了搭配,這就是氙氣車燈。
至此,純粹以提升照明效果為目的汽車車燈發展到這里,便可以被劃定為一個時代的終結——純粹為了優化照明效果為目的的原始進化期;在接下來的汽車車燈演變過程里,上帝就沒法插嘴了——汽車車燈將隨著“智能”的加持,演變出越來越多的形式,擔負起越來越多的任務。
快來人?。鄣仙拇笸裙俏襀old不住啦?。?!
當年愛迪生發明的白熾燈,其實并不能直接用在汽車上,因為當時燈內的碳絲太脆,汽車一顛簸碳絲很容易就崩斷了。不過愛迪生發明的電燈,確實對車燈的進化起到了非常重要的作用,只不過眼下車燈的發展樣態,估計讓愛迪生看到能拍棺材板而起。
我們接著上文,沿著眼下主流的鹵素車燈和氙燈繼續說,雖然鹵素燈和氙燈的照明效果在眼下沒什么硬傷,但隨著眼下用車環境的變化,每個人分配到的交通資源日漸匱乏,車燈單單能夠照明,已經顯得“智商”捉急了。
譬如,作為老司機的你,在馬路上一定遇到過下面的尷尬:
1、面對來車時,因對方忘記關閉遠光燈,被燈光晃得睜不開眼睛。
2、看見前方行人過馬路,雙方都在博弈對方的想法,都在“讓”和“闖”之間猶豫。
3、在山路上開夜車,被從燈光死角中躥出來的東西嚇一跳。
所以,在這些特殊情況下,單純一個照明效果好的車燈(哪怕是可以轉向隨動的氙氣車燈),也解決不了日常生活中的一些尷尬了,因此,以LED和激光為代表的新“智能車燈”技術,便應運而生。雖然目前在車燈上采用了LED和激光技術的品牌還不多(逃不過成本和可靠性兩個坎)。但是單從性能和潛能來講,激光和LED技術大大擴展了人們對車燈的想象力。
LED技術:讓汽車代你“眉目傳情”
目前,在LED車燈領域,奔馳估計是當之無愧的“扛把子”,我們以2016年發布的全新長軸距奔馳E級上搭載的LED車燈為例,說說LED車燈有哪些作為?
在奔馳長軸E上,LED車燈總計使用了84顆由電腦獨立控制的LED點光源,而這84顆LED點光源的亮與滅,則可以通過光學部件的光學約束,組成在前方道路上不同的動態照明效果,實現對精細化照明的需求(譬如我可以實現對某一個部分路面區域的照亮與不照亮的選擇)。而下達這些照明指令的來源,則是一個用攝像頭以100Hz頻率掃描路面獲取信息,并結合駕駛模式發出照明指令的高性能電腦。
用曾經困擾我們每一個人的大學食堂來打個比方:
在傳統照明技術下,所有人被看做整體(單個的發光單元),一起吃大鍋飯:不管你是不是四川人,也不管你是不是消化不良,大鍋飯里只要有辣椒,你就只有開心吃下去或者擔心拉肚子的份兒,而且你還沒有選擇不吃的權利,所以整體的工作效果受到限制。
而在LED車燈技術下,大家不被看做一個整體,每個人都可以端著自己的小盤子去吃自助餐,你專注你的波士頓龍蝦,我盛了滿滿一盤子四川棒棒雞,大家端個盤子各取各的相互不打擾,整個團隊一片和諧,工作效率自然提升了。
在實際使用層面,奔馳長軸E所搭載的LED車燈可以在攝像頭發現對向來車,或前方接近另外一部車輛時,根據路況順次關閉部分負責遠光照明的LED模塊,從而遮蔽射向對方/前方駕駛員的眩目光線。
如果車輛行駛在蜿蜒曲折的山路上,這輛奔馳E的燈組會隨著車輛前進,提前判斷彎道方向,動態控制LED單元的照明指令,把常規照明系統無法覆蓋的死角照得無所遁形。甚至,這輛奔馳E的LED車燈還能“識別”前車尾部的車牌及道路指示牌,并主動減弱對反光區域的照射強度,保證自身駕駛員的視野中沒有刺目的反光。
在未來,從工作原理上接近點陣式顯示器的LED車燈,完全有能力擔負起讓司機與外界交流復雜信息的任務,這個能力是傳統照明技術想都不敢想的一件事(你別想著用車燈的一亮一滅來發莫爾斯電碼,因為沒有多少人能讀懂),譬如說:
我們在想謙讓行人先過馬路的時候,完全可以在行人眼前的路面上投射出人行道的圖案來傳遞自己的意圖,而不像現在國內的通病——湊齊了一波行人才會過馬路。
另外,當路況不佳的時候,LED車燈還可以把缺失的道路標志直接投射在路面(譬如限速,前方有學校什么的),提醒駕駛者注意;甚至,我們還可以設想在不久的未來,LED車燈甚至能像投影儀一樣工作,我們只需要把車停在一堵墻的前面,就可以把電影投射到對面墻上,坐在車里跟女朋友一起看電影了(干掉汽車電影院的節奏);或者說當車輛在路邊拋錨的時候,車尾燈完全可以在后方的路面上投射一個三角警示標的符號,免得我們在慌亂之中忘了在車后方布置安全警示裝置。
除了以上這些出色的使用效果, LED車燈技術相比于傳統照明技術,還具有節能、發光原件?。ㄔ试S對車燈進行顛覆性的造型設計)、抗震抗沖擊能力強,壽命長,工作要求低等特點。但是,在照明距離這個方面,LED照明技術相對于氙氣照明技術并沒有得到實質性的提高,因此,激光車燈順勢而生。
激光車燈,駕駛員手里的“意大利炮”
和LED車燈的工作原理相近似,激光車燈也是靠一種激光二極管來發光的照明技術。不過,所謂的激光車燈并不是說把激光直接照射到路面上(那樣鈦合金眼也受不了,路上的瞎子也會越來越多),而是在照明光和激光之間布置一個中間濾鏡,靠這個濾鏡把激光轉化成人眼能接受的照明用光。
和LED車燈相比,激光車燈不但會消耗更低的能量(激光車燈的理論發光效率比LED車燈高60%,譬如在全新寶馬7系上搭載的激光車燈,單個燈組只采用了三個激光二極管)、而且還具有更快的響應速度、更窄的照明波束、超強的穿透力和照明距離。
從下圖你可以看到,得益于光束的超強聚攏性,激光車燈的理論照射距離幾乎比LED車燈增加了一倍(目前行業內最好的LED車燈照明距離是300多米)。但成也蕭何敗也蕭何,激光車燈這種超強的聚攏性,意味著它更適合做遠光燈,而非需要照亮大面積范圍的近光燈。事實上在寶馬新7系上采用的那個近光燈,就是遠光燈設計,只有當車速超過70公里,周圍的環境光允許的情況下,那盞激光車燈才會自動點亮。
而寶馬i8上采用的激光車燈,激光模塊只配合遠近一體的LED車燈使用,其主要作用便是增強遠光燈的照射距離。基于這個原因,寶馬i8的激光車燈只有當車速在40公里/小時以上時才會啟用(詳情可見下面的視頻)。
在奧迪方面,既然是大眾公認的“燈泡廠”,那么車燈照明技術便要研究的更多一些,譬如奧迪根據不同車型的使用環境分析出不同的照明需求,并有側重點地在LED和激光技術中做出相應取舍。
譬如在新A8L車型上,奧迪便配置了一套矩陣式LED車燈,25顆LED燈體5個為一組構成一個遠光照明組件,每個LED燈體均可獨立調節亮度或關閉,由此便可實現與奔馳類似的多樣化照明需求。
而奧迪這個技術中比較有新意的是,新A8L車型的LED車燈可以配合其夜視系統一并工作,當夜視系統探測到前方道路上有行人時,矩陣式LED車燈會連續閃爍三次,以引起對方引起注意。不過在檢測到前方路面有動物時則不會用強光進行提醒(夜視系統可以分辨人和動物)。
在R8 LMX車型上,奧迪裝配了一套激光照明系統,同樣的,這個激光單元也是作為遠光燈設計的,其擁有四個強功率激光二極管,可以發出5500K色溫的強白光。只要車速達到60km/h,這個激光車燈就會自動開啟,從而大大提升視野范圍。
除此之外,在2014年代表奧迪爭奪勒芒24小時耐力賽的R18 e-tron Quattro LMP1賽車上,奧迪也是首次采用了激光大燈技術,為什么用激光燈的道理很簡單,因為車跑的快,所以必須照的遠啊。
參照上圖你就可以知道,這輛賽車上的激光大燈,竟然把那些“光子”,給“轟”到了836外的物體上又彈了回來。不過根據非官方信息說,當年的比賽間歇有車手忍不住吐槽了,說是跑在奧迪賽車前面簡直被閃得啥都看不見了,所以你也知道了,為啥激光大燈一定要在車輛達到一定速度之后才會開啟,同時還必須配合智能遠光燈技術使用。
目前在奧迪內部,還有一套矩陣式激光車燈技術正在研發中(詳見下面的視頻),這個系統中遠近光均為激光光源,利用的便是激光車燈的高指向性特點,以接近LED矩陣大燈的照明原理(用無數的反光鏡來代替大量的LED二極管),把照明更加細化、精確化,不過目前該技術目前尚未在量產車上出現。
說了LED車燈和激光車燈這么多niubi的地方,下面我們聊聊它們的局限性:
對LED和激光車燈來說,其色溫不可調是個比較大的問題,因為LED車燈一般為了讓眼睛看著舒服,在出廠時把色溫設定在了日照色溫。但是在雨霧天的時候,這個色溫的燈光很容易在車輛前方造成一大片光暈,影響駕駛安全。此時倒是色溫較低(偏黃)的鹵素燈光,具有更好穿透力和照明效果,因此在未來很長的一段時間以內,鹵素大燈還是不能說扔就扔,而如何讓車燈可以擁有動態調節的色溫,也是未來的主要研究方向。
另外,就激光車燈來說,如何提高車燈的耐用度(激光在高效的同時也會產生巨大的熱量),并降低單套照明系統的成本,將會是未來發展的首要研究方向。目前,根據非官方資料透露,一套激光車燈的造價在1萬美金左右,這絕對不是隨便哪個消費者可以承受得起的。
在車云菌看來,未來LED矩陣大燈的普及,會是伴隨著電動汽車和自動駕駛一起發生的事情,如果沒有強大電池系統的支持以及自動駕駛的智商加持,單單一個會談情說愛拋媚眼的LED矩陣大燈,充其量不過也就是一個營銷噱頭而已,至于激光大燈技術,確實是強中之強,不過等到起成本降到足夠低,或許才有可能飛入尋常百姓家。
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