老刘历史课（15）汽车大灯的前世今生

二、钨丝灯和卤素灯

    虽然最初电灯泡的表现并不能令人满意，但电力时代还是不可阻挡的历史洪流。1913年，螺旋钨丝白炽灯替代了原来碳丝白炽灯，照射强度提升了50%，寿命和可靠性都得到了提高，为能安装在颠簸的汽车上创造了条件。

    由于最初的汽车并没有蓄电池，因此最早应用电灯泡的车辆却是电动车（如今被我国定义为新能源车电动车其实并不“新”，电动车的诞生甚至早过石化燃料汽车）。当时电动车上装载的铅酸蓄电池能为电灯泡提供持久稳定的电力，因此在上世纪初叶的电动车上，大多装备了电灯泡作为照明设备。

    不过问题也随之而来，随着照明亮度的提高，在照亮汽车前方的同时也造成了对向的眩目情况，严重影响了行车安全。当时的车灯结构简单，只有灯泡和增加照度的聚光碗，并不能控制车灯的照射角度和范围，因此在当时，驾驶员只能在前方有会车时停车，走到车前将车灯的夹具调低，相当麻烦。

    1915年Guide Lamp 公司推出了第一个考虑到对向来车晃眼而配备近远光调节的汽车灯具，但它所涉及的车灯系统只是能够调节车灯照射的高低，不能调节照射范围。接着，美国康宁公司开发出带有光束调节功能的车灯玻璃罩，这种玻璃罩通过光学设计，控制光束的漫射，使灯光光束更集中，降低了眩光。

    但这种方式都无法实现调节，于是近光灯、远光灯的概念逐渐形成。近光灯照射角度低、范围小，在有良好道路照明的情况下辅助驾驶员看清车头近距离的路况，又不会“晃”到对向来车；远光灯光照面积大、照射距离远、光强更高，适合在全黑路况下照明，但会对对向来车造成强烈炫目，因此在会车时一定要关闭远光灯。

    第一个设计有远近光换功能的汽车大灯灯泡的是德国欧司朗（OSRAM）公司。这种设计十分巧妙。它将负责远、近光照明的两根灯丝整合在一只灯座上。负责远光的灯丝功率大，设在反射碗的焦点上，通过反射将光线均匀地照向前方的大范围；而近光灯丝则设置在焦点前方，反射角度则偏向地面。

    驾驶员可以在车内控制远、近光灯丝的点亮和熄灭：当对向来车时，远光灯丝熄灭；当对向无车时，两根灯丝同时点亮。而这种灯泡就是现代H4型灯泡的鼻祖。

    由于当时光学设计还不完善，为了提高照度和增加照射范围，在大灯罩上都设计有复杂的棱线和螺旋线，因此在老式汽车上，我们看到的大灯罩都不是完全透明的。随着灯泡技术的提高，增加了一系列控制反射、折射的零件，如折射伞、透镜、遮板等，对反射碗的镀膜材料和光学结构也做了优化，能更好控制光线的照射范围和照射形状，因此现代汽车的大灯罩变得清澈透明（曾经人们叫它“晶钻大灯”），这样我们能从外部一眼看穿大灯的结构。

    随着技术的进步，普通钨丝灯（白炽灯）光线弱、色温低、使用时间长易发黑的缺点越来越突出，于是在二十世纪50年代出现了卤素灯泡，如今90%以上的车用灯泡都是卤素灯。

    卤素灯泡还是以钨丝作为发光源，只是在灯泡内部填充了卤素（溴和碘的混合气体）。当灯丝发热时，钨原子被蒸发后向玻璃管壁方向移动，当接近玻璃管壁时，钨蒸气被冷却到大约800℃并和卤素原子结合在一起，形成卤化钨(碘化钨或溴化钨)。卤化钨向玻璃管中央继续移动，又重新回到被氧化的灯丝上。由于卤化钨是一种很不稳定的化合物，其遇热后又会重新分解成卤素蒸气和钨，这样钨又在灯丝上沉积下来，弥补被蒸发掉的部分。

    通过这种再生循环过程，灯丝的使用寿命不仅得到了大大延长(几乎是白炽灯的4倍)，同时由于灯丝可以工作在更高温度下，从而得到了更高的亮度、更高的色温和更高的发光效率。

    也许读者们发现了，现在汽车前大灯的结构种类很多，大致分为远、近光一体式和远近光分体式。这和车灯造型、成本控制有关。一般来说小型车由于灯罩尺寸小，又要节省成本，因此一般都使用远、近光一体的H4卤素灯泡，如本田飞度、铃木雨燕等。大型车车灯体积大，也不计较成本，因此大多是远、近光分体式，但也有例外，例如奥迪Q5和A4L，也设计成远近光一体带透镜的氙灯泡，这就主要是造型设计的需要了。

    细心的你会发现，在远、近光分体式大灯组中，一般只有近光灯才会加装透镜，而远光灯一般没有，即便在豪华品牌宝马车上也是如此。这是缘于透镜的功能：车灯的透镜主要是起到增强灯光照度并控制灯光散射，使灯光更”聚焦”，因此用在近光灯上再合适不过。然而远光灯泡本来功率就大，而且需要更大的散射面积，因此透镜便无用武之地了。