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从手电筒到远光灯——试说LED车灯

LED汽车灯 2017-12-04 09:40 发文

在人们谈论发动机和变速箱,谈论着升功率和加速度还有纽北的圈速的日子里,不知道灯从什么时候变成了一个关键配置。提到车灯,在儿时的记忆中,它远没有今天这样丰富。

眼角一块黄色的转向灯,里面是白的,上面有一堆看不懂、仿佛永远洗不干净的花纹。
随着时间流逝,有一样东西突然出现在生活中:

使用电池,甚至人力发电的各式LED手电筒开始出现,同时手机也开始配备LED补光灯。

2007年底推出的A4就以“泪眼”大灯留下了名号,为灯厂之命打下第一块基石。这时候的A4用的LED就是裸露出来的LED单元,排布尽量紧密,初步形成一个形状出来,但不连续。
记得在这之前,看奔驰老款再老款E级上市时候有个官方举办的“巴黎到北京拉力赛”,在拉力赛期间E级近光灯被改成常亮,因为欧洲有一些国家是有法规规定白天必须有灯要亮。这也是所谓的“日间行车灯”(Daytime Running Light , DRL)的由来。
这种在功能上讲是识别作用的LED灯不仅实现了美观的效果,而且还解放了近光灯。
让装饰用的LED光形状完整而连续起来,最早的是通过光导(Lightguide)解决的。

光导,简单的讲就是一个导光的管子,上面有花纹,有LED的照明单元在管子的一端提供光照,在管子中的光通过花纹可以射向前方,这也是为什么这种光导在正前方看上去特别亮,但换个角度亮度就没那么高了。

上面是奥迪A4(B8)也就是现在市面上的A4L的车灯特写。可以看到A4有两根光导:我用两条湖蓝标注的,两根光导的分解点是在眼角内侧,比较长的那根在伸入饰圈后面之后还转弯,以便连接照明单元。光导的照明单元不出意外的话应该在我标注的两个绿色三角形处,就在管子的一端。www.huoking.cn霍晶光电;LED汽车大灯
可是光导还是不够完美,光导的弯折是有一个很大的极限半径的,因此在图形的折角处必须要用两根光导分开,否则没法做出一个很锐利的折角。于是聪明的工程师和设计师们走到一起在DRL外面又加了一层透明罩,即内配,作用和常见的转向灯外的花纹内配差不多,都是让光可以更均匀分布在整个罩上面,并在视觉上遮挡内部的灯泡结构。
使用了这种内配结构的车灯在内配里面可以选择放密度比较高的LED灯泡也可以放光导。相对的,也能实现转折更多更复杂的DRL形状:

高配的A6全LED大灯在路上很少见到。这是一对光成本就要过万的大灯,在官方的选装配置表上更是接近3万。下面上爆炸图:

可以看到在DRL的花纹内配后面是多个密集的LED发光单元。注意旁边的说明是六行,上面德语下面英语,也就是三种功能:Daytime running light,DRL,日间行车灯,本文多次提到;Position light,位置灯,在夜晚亮起,起到标示位置和示宽的作用,区别是亮度会比白天降低一些;Turn indicate,转向灯。

由于LED的体积已经做到非常小,可以在很小的空间内同时布置白色和黄色LED,由一个控制模块切换,转向灯开启的时候黄色亮起同时白色关闭;也可以让同一个LED单元能发出不同的色光。
DRL处使用的内配的另一个好处就是可以实现一个连续图形的宽窄变化。这时候终于可以轮到被冷落了好久的尾灯君上场了:

只要把内配后面的LED发光单元和内配的距离做远一些就能实现非常均匀的发光效果。
LED可以极高的提升科技感,并且可以作为一个家族识别性的形状标志出现,这是设计师们青睐LED的一个最重要原因。
说到这点,我最先想到的是马自达。而且马自达也特别给力的有一系列车身颜色相同,角度相似的官图。

上面一排:Mazda 3、Mazda 6、Mazda CX-5;下面两个:Mazda 2、Mazda CX-3。
可以看到直线+圆形的组合图形已经成为了马自达的一个品牌形状,这种设计的好处就是可以快速的形成一个品牌形象,在夜晚看到这个形状就直到这是一辆马自达。
       对设计师来说,这中统一形状是一柄双刃剑:一方面,可以提供一个好看并受到认可的基础图形,让灯的设计过程变得简单,并更容易做出好看的灯,同时还可以和家族其他车形成呼应;另一方面,这种基础图形限制了设计师的发挥空间,设计师做的就是在灯的范围内画出这个图形,然后找地方把其他功能填充上。
       品牌语言的传递者,夜晚的识别者,这就是LED作为DRL和位置灯的自我修养。
       只做一个标注位置和装饰的灯怎么能够满足LED的野心呢,于是它要翻身把卤素和氙气都干掉。

由于在初期LED在功率、工艺、成本等各种方面吧,并不足以不足以满足作为远近光灯的量产需求,所以LED很长时间一直以“装饰”的角色出现。这也是上篇的主要内容。
这里附上上篇的链接从手电筒到远光灯——说LED车灯(上) - 坐在车上的设计汪 - 知乎专栏
可LED的优点一直没有被忘记。它比氙气灯功耗更低,寿命更长,最突出的特点就是反应速度是纳秒级的,比如说当车辆速度为125km/h,反应迅速的LED刹车灯可提早约8米发出刹车警告,有效避免事故,而白炽灯和氙气灯点亮时都有延时现象,可见用LED做车灯,安全性有一定的提高。
比如我的车用氙气灯,从打开后会从暗变黄再变蓝,最后变白色。这个过程要持续一秒多。白天行车不开灯的时候灯光提示要打好提前量,还让我怎么愉快地晃人。
直到2008年……

2008 Lexus LS600hL
      这是第一款以LED为照明光源的量产车。擅长研究黑科技的日本人率先亮出了他的法宝。新的技术总伴随着非常高的成本,所以很多尝试都在本品牌的高级别车型里使用,丰田如是,大众如是。
LS600hL用三组LED单元来实现近光灯的功能。也是从这时候开始,灯突然成为了一个卖点和关注的主角。
如果我查的资料够充分,那么全球第一款全LED大灯在奥迪A8 D4上出现,由HELLA提供,也是从这时开始奥迪开始有“灯厂”的绰号。
       海拉,很多越野车、拉力赛车加装的圆形灯是海拉的,当然这是半个题外话。大众集团下属品牌很多令人印象深刻的灯都是海拉提供的,比如保时捷Macan的尾灯。汽车大灯用的透镜则由蔡司参与研发。德国整体工业实力的强大让人感觉羡慕到绝望。

2011 Audi A8
上面大图实车亮起的是10个LED近光灯组。而在近光灯下面的厚壁导光片后面藏着22个白色和22个黄色LED单元,实现了同一位置行车灯和转向灯的功能复用。而最上方的三角区域则是远光,由4个大功率反射式LED单元组成。
另外不得不提的是奔驰CLS。奔驰的第一款全LED大灯搭载于2012年的CLS级上面。

这款大灯由Automotive Lighting提供,其母公司则是菲亚特集团旗下Magneti Marelli,是博世和菲亚特的50:50合资公司。
C形的DRL给近光灯留下的开口小到离谱。在这里无论是换成氙气单元还是卤素单元都是不切实际的。这也是为什么我总说工业技术才是汽车设计的基础。
国产品牌首个全LED大灯来自2015年荣威950改款车型上。

2015 Roewe 950
当然呢 ,这个时候尾灯也开始用上LED了,比如一直被大家口诛笔伐的奥迪A4和宝马5系。跟车在他们后面无疑是痛苦的,不用说打开转向的时候,单是看一眼刹车灯就刺眼得不行。据说5系因为这个事情索性在年度款里面把尾灯直接简配成卤素灯泡的。

现款A4的尾灯。

我查了一些资料,灯光方面有个法规,大意是刹车灯点亮半小时之后依然可以满足法规规定亮度的下限。刹车灯的LED在长时间点亮时亮度会逐渐衰减,结果就是,刚点亮的刹车灯亮度差不多是法规下限的两倍。(不是权威法规文章,有问题欢迎指正)


光有配置也是不够用的。LED灯的指向性很好,所以在最开始LED也是主要用做手电筒光源~
想必外国人也被晚上的远光狗们烦得不行,所以他们脑袋上出来个灯泡,这个光是不是可以不射我光射别的地方?于是传说中的矩阵式大灯Matrix LED应运而生。

(来源:太平洋汽车)
通过传感器的反馈,远光灯自动把照射到前方车辆的单元关闭,以实现远光灯避让的效果。说到指向性,这也是宝马和奥迪的激光大灯崭露头角的最主要原因。
全球第一款矩阵式大灯依然来自奥迪A8,在2014年D4的改款上,作为配置最高、预算最充足的旗舰车型,A8在V8以上车型上配置了矩阵式大灯。

关于这个灯,能点开这篇文章的人想必都看过不止一次了。

这款某宝上价格4万左右一只的灯用上了奥迪和海拉最高的技术。前灯单车的价格就抵得过一辆POLO。
还是放一个视频吧
奥迪A8 高科技灯组演示
全面展示了A8矩阵大灯远光灯避让前车以及所谓“动态转向灯”的效果。

每次开车时候跟在这种高配的A8后面总不愿意超车,愿意在后面多看一会等他打转向灯变道、转向。
然而在豪华级车上的配置再好也是不接地气的。
第一个比较接地气的矩阵式大灯来自通用旗下当家车型Opel Astra。

2015 Opel Astra
上汽通用以别克品牌引进,在国内叫“威朗GS”……说实话上汽旗下三家乘用车公司最近几年内的命名都足够让人无语的。比如凌度、360、迈锐宝XL……
一个近光单元,六个远光单元,DRL和转向灯复用。事实上这里反倒没什么可讲的,大概就是6个远光单元指向不同,看心情照吧……


在20万以下就能买到最新技术的车型,这种高科技的配置的下放才意味着技术的成熟。作为在全球大部分地区用Opel,在英国用Vauxhall,在澳洲用Holden,在中国用Buick的全球车型,高成本的配置会以全球销量分摊稀薄。
销量好真的是一种良性循环,不仅能给企业带来利润和更高的研发经费,而且还能变相的降低成本。
感谢技术,让设计变得越来越自由,让我们有更多空间,设计出更加感性的工业产品。

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