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技术稳定的LED将会淘汰氙气大灯并保留卤素灯光

汽车大灯采用的光源有三种,按照制造成本综合实际视觉效果(由低到高)排名标准如下。

  1. 卤素灯
  2. LED
  3. 氙气灯

一般认为最先进的发光二极管(LED)总是制造成本最高的类型,实际则不然。氙气大灯总成的成本实际要高得多,因为灯泡内部的稀有气体氙气本就非常高;空气中含有六种惰性稀有气体,分别为「氦氖氩氪氙氡」,含量低到几乎可以忽略不计。

而氙气广泛应用于制造电子电光源,同时还能够作为深度麻醉剂使用;所以这种气体的成本其实可以高达一方几十万,价格低的时候似乎也在十万一方以内。而且氙气灯的温度非常高,对于灯管耐热和总成散热的要求也是很高;不过最大的问题还是安定器的存在,氙气灯的运行原理很有意思。

【安定器】的本质是升压器,汽车的原车电瓶和发电机只能提供最高14.5V左右的电压;但是氙气灯需要23000V左右的高压电才能进行化学反应,也就是激发氙气电子在石英晶体管中游离而产生光线。所以必须通过安定器升高电压,优质的安定器成本也是很高的哦。

不过氙气灯的亮度很高,因为电光转化效率要远高于卤素大灯;这个转化效率的概念其实就是电能浪费的比例的差异,没有转化为光的能量则会转化为热能,卤素灯的发热量高达300℃以上,优秀的氙气灯是能够低一些的。那么为什么说氙气灯会被淘汰,而卤素灯却能够留存呢?


卤素灯的优缺点

卤素灯的本质是白炽灯的升级,在灯泡内诸如碘或溴等卤素气体,这就是所谓的卤素灯;这些物质的成本并没有多高,灯泡的材质也没有特殊的要求。发光原理是通过钨丝(灯丝)通电进行加温,在高温环境中钨元素生化出现钨原子,卤素气体与其发生化学反应而生成卤化钨。

这一过程会产生光线和热能,卤化钨的温度可以高达800℃(摄氏度)左右;不过在游离过程中会移动到钨丝上,加热后分解并且通过吸收灯丝热能的方式为其降温。这是卤素大灯的发光原理,技术可以说是已经落后了,比如家用照明也很少使用这种灯泡,似乎只有些浴霸还用这种大功率的灯泡进行加热。(功率普遍为≤2000瓦)

重点:卤素灯的光线是暖黄色,不同颜色的光线有不同的波长,穿透力是存在很大程度差异的。而即使不是光源也可以通过不同颜色起到不同程度的警示效果,比如消防车总会用红色涂装,救援车辆则会用黄色涂装,这两种颜色是比较容易刺激视觉系统从而被及时发现的。

所以汽车的尾部尾灯会用红色,不过前雾灯却会用黄色光线的卤素灯,这是为什么呢?其实原因很简单,说白了就是为了美观。红色雾灯是通过外壳改变光线色彩,如果前雾灯也用红色灯壳则会在熄灯后显得很怪异;用黄色当然也不是合适,那么剩下的选项就只剩下了黄色光线的卤素灯了。

【雾灯】是最适合用卤素灯的,不过LED灯也能够实现黄色,通过磷化硅即可发出黄光,似乎没有继续使用雾灯的绝对理由。如果一定要找出原因的话,答案只有可能是卤素灯的制造成本还是要比LED更低的。

所以连主光源(远近光)都还有些车辆使用卤素灯,不过此类车辆大部分都是价格低廉的入门级汽车,综合五大总成的制造成本而言,使用这种灯泡也无可厚非。但是一般价格超过8万的国产汽车,以及价格15万左右起步的合资汽车总不会为主光源用卤素灯了,组合方式多为雾灯卤素、远近光LED,这种灯又有什么优缺点呢?


LED灯的优缺点

Light emitting diode-LED释义为发光二极管,这是种半导体材料制造成的灯具。主要成分包括磷、镓、砷、氮等元素组成的化合物,通过电流中的自由电子和空穴复合转化出能量,其中会有远超卤素灯和氙气灯的光能,三种灯的差距大致如下。

  • 卤素灯≤5%
  • 氙气灯≤10%
  • LED≤40%

转化效率的差距首先等于亮度的差异,消耗相同的电能,光线的亮度会悬殊很多倍,所以才都说LED大灯更亮。而在亮度需求相当的前提下,LED消耗的电能就要比氙气灯低得多。

重点是这种灯光的光线波长在380-780纳米区间,基本都是可见光线;卤素灯和氙气灯都达不到这种高标准,而且由于发热量低以及材料的特殊性,这种灯的使用寿命可以接近10万小时,卤素灯一般为四位数,氙气灯也要低很多倍。

核心优势:

1、LED灯打开到实现最大亮度基本没有延迟,因为电流作用于复合材料的反应速度极快。但是氙气大灯的亮度是要依靠温度的变化来提升,在启动瞬间没有足够高的温度则氙气电子油离的强度不高,所以亮度总要等待2~3秒才能达到最高标准。

所以氙气灯作为主光源使用的话娿,只有远近光一体式大灯才适合使用,否则切换远光时则会因亮度过低而无法起到有效的警示效果。

2、LED灯的运行原理很简单,电光转化效率也很高,所以使用寿命才会足够长;同时对于散热的要求当然也会更低,温度标准基本在80-100℃区间。这就是LED大灯可以在总成中塞进很多灯珠的原因,如果是密度相同的卤素灯或氙气灯,数百摄氏度的高温会让大灯变成取暖器。

使用卤素大灯的汽车可以改装LED或者氙气灯,但不能提升灯泡的瓦数;否则过高的热能会烤化灯罩,线束也会因高温而加速绝缘层的老化甚至剥离,一旦短路则车辆有自燃风险。

3、制造成本低是LED灯的主要优势,原因应当无需赘述了,简单概括如下。

  • 无需高标准散热
  • 无需高耐热材料
  • 造型可以多变

其实规模化生产的LED灯成本比卤素灯高不了很多,比氙气灯要低很多,最起码不需要安定器了吧。但是为什么用这种大灯的车企还是很少呢?原因主要在于换用LED大灯要改动的地方太多,其中最大的问题就是设计需要改动。

大灯是汽车的眼睛,一双有神的大灯会让车辆看起来很精神;然而LED大灯都有区域扁平化的特点,因为灯珠和透镜都非常小,这种设计风格并不是所有车都适合使用,所以很多奢侈标准的高端汽车也还在使用氙气大灯。

同时LED灯具的制造成本虽然不高,但作为大灯的光源使用却不低;因为远近光可能都不止一枚灯珠,远光都是要有透明的,这个成本需要计算。同时有些车辆为了设计美观的考量,雾灯会集成在大灯里,太多灯珠的集成又会增加散热成本的投入,单体发热量低但架不住灯珠多。

综合计算后的LED大灯成本还是不低的,加上重新设计的成本只会更高;所以卤素大灯还会很有市场,只是未来更多会作为雾灯光源使用。至于高成本的氙气灯在普通代步汽车中基本被淘汰了,面对能降低成本的LED,设计上的美观与否是可以做出让步的。

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