刺破黑暗的“激光劍”

高振華

汽車(chē)大燈發(fā)展到今天已經(jīng)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的鹵素、氙氣到LED 技術(shù)，如今更具劃時(shí)代意義的激光大燈技術(shù)來(lái)到我們身 邊，它又能為我們帶來(lái)什么呢？

據(jù)了解，作為激光大燈的光源——激光 二極管（Laser Diode）和我們更熟悉的發(fā)光二 極管（LED）幾乎誕生在同一年代，并且使 用頗為廣泛，人們用它測(cè)量、通信、加工甚 至是醫(yī)療手術(shù)和演出娛樂(lè)。但是將激光二極 管作為汽車(chē)大燈光源確是近幾年才提出的想 法，目前也只有寶馬和奧迪品牌公布了他們 的使用計(jì)劃。

事實(shí)上，這個(gè)實(shí)現(xiàn)過(guò)程比我們?cè)诳苹秒?影中看到的復(fù)雜更多，甚至在研發(fā)之初，很 多光學(xué)科研機(jī)構(gòu)并不看好這一項(xiàng)目，質(zhì)疑主 要來(lái)自激光器的狹窄光斑和使用穩(wěn)定性上的 考慮。同時(shí)，激光照明的另一個(gè)局限性在于 非常狹窄的光線(xiàn)輸出：紅、藍(lán)、綠和黃四色 波長(zhǎng)不能產(chǎn)生很好的顯色性。通俗一點(diǎn)講， 激光光源不容易形成片狀照射區(qū)域，并且可 實(shí)現(xiàn)的顏色非常有限。

據(jù)記者了解，最早提出可行性及解決方 案的是寶馬汽車(chē)和美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室， 他們利用藍(lán)色、紅色、綠色和黃色光源相結(jié) 合，創(chuàng)造出了一個(gè)媲美普通發(fā)光器產(chǎn)生的白色 光源，同時(shí)也較好的解決了激光二極管激光器 所發(fā)的白光顏色渲染質(zhì)量差的問(wèn)題，并且針對(duì) 用戶(hù)偏好，實(shí)驗(yàn)室也做過(guò)大量試驗(yàn)，他們希望志愿者說(shuō)出自己對(duì)物體在不同光源照射下的喜 好，結(jié)論是：激光照明的表現(xiàn)讓人滿(mǎn)意。并最 終將激光大燈應(yīng)用到了寶馬i8概念車(chē)上使用。

激光大燈：結(jié)構(gòu)比想象中簡(jiǎn)單

既然如此費(fèi)力，寶馬、奧迪等品牌為 何還要如此推崇這一燈光技術(shù)呢？首先，激 光大燈擁有LED大燈的主要優(yōu)點(diǎn)，比如響應(yīng)說(shuō)速度快、亮度衰減低、體積小、能耗低、 壽命長(zhǎng)等等。此外，比LED大燈更明顯的好 處在于：激光大燈總成的體積更?。▎蝹€(gè)激 光二極管元件的長(zhǎng)度已可以做到10微米，僅 為常規(guī)LED元件尺寸的1/100），這意味著， 給汽車(chē)設(shè)計(jì)師留下了更多前臉造型設(shè)計(jì)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(shí)，也較好的解 決了燈光發(fā)熱和重量問(wèn)題，這些都可能為將 來(lái)的汽車(chē)設(shè)計(jì)帶來(lái)革命性的影響。

寶馬“終結(jié)”LED時(shí)代

將這項(xiàng)新技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室移植到實(shí)車(chē)上， 寶馬給出的解決方案是：應(yīng)用了白光LED普遍 采用的方法——藍(lán)色單色光+熒光濾鏡來(lái)制造 白光。和LED一樣，激光二極管也只能發(fā)射單 色激光，因此白光需要通過(guò)多個(gè)單色激光源合 成，或者使激光通過(guò)石英等透明介質(zhì)，導(dǎo)致光 譜展寬形成白光輻射。寶馬選擇了更為穩(wěn)定可 靠的后者解決方法，同時(shí)，應(yīng)用了更加堅(jiān)固的化學(xué)硬化薄玻璃作為燈罩材質(zhì)，共分兩層，每 層厚度僅為0.7毫米，重量相比傳統(tǒng)材質(zhì)降低 了50%。大燈照射方向如圖所示，通俗的講， 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(lán)色激光 由激光器射出；一透是指經(jīng)過(guò)反射的激光通過(guò) 黃磷濾鏡產(chǎn)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，之后透過(guò)的光再 于反射碗上反射一次，最終射出照射光。

對(duì)于射出光線(xiàn)的安全問(wèn)題，據(jù)寶馬稱(chēng)， 激光大燈的亮度色溫都經(jīng)過(guò)研究，激光大燈所 使用的激光對(duì)于人類(lèi)、動(dòng)物以及自然環(huán)境都是 100%安全無(wú)害的，發(fā)射器發(fā)出的藍(lán)色激光也 在射向路面之前被轉(zhuǎn)換成自然純凈的白色， 人眼看上去最為親切和自然，并完全符合日常 使用的要求，燈光也不會(huì)對(duì)人眼造成傷害。而 對(duì)于應(yīng)用激光大燈后的可用功能，目前透露不 多，但可以肯定的是自適應(yīng)燈光、動(dòng)態(tài)光點(diǎn)等 功能已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)。

寶馬聲稱(chēng)i8將是第一個(gè)將這種技術(shù)應(yīng)用 于生產(chǎn)的車(chē)型。今年秋天將該技術(shù)運(yùn)用到i8生 產(chǎn)，但是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手已經(jīng)宣布了類(lèi)似的計(jì)劃。奧迪將在其R18 e-tron Quattro賽車(chē)中使用激光技 術(shù)，但尚未公布在量產(chǎn)車(chē)型當(dāng)中推廣的具體時(shí) 間和計(jì)劃。

奧迪“玩燈”專(zhuān)家不寂寞

無(wú)獨(dú)有偶，奧迪也在最新發(fā)布的概念車(chē) 上應(yīng)用了這項(xiàng)技術(shù)，以確保其在車(chē)燈應(yīng)用上 的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，正式使用的車(chē)型可能是奧迪R18 e-tron quattro，這也將是激光大燈技術(shù)第一次 應(yīng)用到汽車(chē)比賽中。奧迪稱(chēng)新款激光大燈可 以照亮500米范圍內(nèi)的車(chē)道（一般量產(chǎn)車(chē)的遠(yuǎn) 光燈照射范圍為100米，部分配有適應(yīng)性大燈 的車(chē)型可達(dá)200-300米）。相應(yīng)的，奧迪車(chē)型 還將激光光源應(yīng)用到了尾燈，雨霧天行車(chē)， 激光霧燈會(huì)散開(kāi)一個(gè)向下的扇形區(qū)域，可視 效果更佳，同時(shí)有效避免強(qiáng)光給后車(chē)駕駛員 帶來(lái)的潛在危險(xiǎn)。