刺破黑暗的“激光剑”

高振华

汽车大灯发展到今天已经经历了漫长的卤素、氙气到LED 技术，如今更具划时代意义的激光大灯技术来到我们身 边，它又能为我们带来什么呢？

据了解，作为激光大灯的光源——激光 二极管（Laser Diode）和我们更熟悉的发光二 极管（LED）几乎诞生在同一年代，并且使 用颇为广泛，人们用它测量、通信、加工甚 至是医疗手术和演出娱乐。但是将激光二极 管作为汽车大灯光源确是近几年才提出的想 法，目前也只有宝马和奥迪品牌公布了他们 的使用计划。

事实上，这个实现过程比我们在科幻电 影中看到的复杂更多，甚至在研发之初，很 多光学科研机构并不看好这一项目，质疑主 要来自激光器的狭窄光斑和使用稳定性上的 考虑。同时，激光照明的另一个局限性在于 非常狭窄的光线输出：红、蓝、绿和黄四色 波长不能产生很好的显色性。通俗一点讲， 激光光源不容易形成片状照射区域，并且可 实现的颜色非常有限。

据记者了解，最早提出可行性及解决方 案的是宝马汽车和美国桑迪亚国家实验室， 他们利用蓝色、红色、绿色和黄色光源相结 合，创造出了一个媲美普通发光器产生的白色 光源，同时也较好的解决了激光二极管激光器 所发的白光颜色渲染质量差的问题，并且针对 用户偏好，实验室也做过大量试验，他们希望志愿者说出自己对物体在不同光源照射下的喜 好，结论是：激光照明的表现让人满意。并最 终将激光大灯应用到了宝马i8概念车上使用。

激光大灯：结构比想象中简单

既然如此费力，宝马、奥迪等品牌为 何还要如此推崇这一灯光技术呢？首先，激 光大灯拥有LED大灯的主要优点，比如响应说速度快、亮度衰减低、体积小、能耗低、 寿命长等等。此外，比LED大灯更明显的好 处在于：激光大灯总成的体积更小（单个激 光二极管元件的长度已可以做到10微米，仅 为常规LED元件尺寸的1/100），这意味着， 给汽车设计师留下了更多前脸造型设计的空 间；更重要的，激光大灯的照明效率更高 （LED照明的光输出约为100流明/瓦，激光照 明则约为170流明/瓦），同时，也较好的解 决了灯光发热和重量问题，这些都可能为将 来的汽车设计带来革命性的影响。

宝马“终结”LED时代

将这项新技术从实验室移植到实车上， 宝马给出的解决方案是：应用了白光LED普遍 采用的方法——蓝色单色光+荧光滤镜来制造 白光。和LED一样，激光二极管也只能发射单 色激光，因此白光需要通过多个单色激光源合 成，或者使激光通过石英等透明介质，导致光 谱展宽形成白光辐射。宝马选择了更为稳定可 靠的后者解决方法，同时，应用了更加坚固的化学硬化薄玻璃作为灯罩材质，共分两层，每 层厚度仅为0.7毫米，重量相比传统材质降低 了50%。大灯照射方向如图所示，通俗的讲， 宝马i8使用的这套激光大灯的照射原理可以归 纳为“一射一透两反射”。一射是指蓝色激光 由激光器射出；一透是指经过反射的激光通过 黄磷滤镜产生白光；两反射则是指激光在框架 上的激光反射镜上反射一次，之后透过的光再 于反射碗上反射一次，最终射出照射光。

对于射出光线的安全问题，据宝马称， 激光大灯的亮度色温都经过研究，激光大灯所 使用的激光对于人类、动物以及自然环境都是 100%安全无害的，发射器发出的蓝色激光也 在射向路面之前被转换成自然纯净的白色， 人眼看上去最为亲切和自然，并完全符合日常 使用的要求，灯光也不会对人眼造成伤害。而 对于应用激光大灯后的可用功能，目前透露不 多，但可以肯定的是自适应灯光、动态光点等 功能已经能够实现。

宝马声称i8将是第一个将这种技术应用 于生产的车型。今年秋天将该技术运用到i8生 产，但是竞争对手已经宣布了类似的计划。奥迪将在其R18 e-tron Quattro赛车中使用激光技 术，但尚未公布在量产车型当中推广的具体时 间和计划。

奥迪“玩灯”专家不寂寞

无独有偶，奥迪也在最新发布的概念车 上应用了这项技术，以确保其在车灯应用上 的领先优势，正式使用的车型可能是奥迪R18 e-tron quattro，这也将是激光大灯技术第一次 应用到汽车比赛中。奥迪称新款激光大灯可 以照亮500米范围内的车道（一般量产车的远 光灯照射范围为100米，部分配有适应性大灯 的车型可达200-300米）。相应的，奥迪车型 还将激光光源应用到了尾灯，雨雾天行车， 激光雾灯会散开一个向下的扇形区域，可视 效果更佳，同时有效避免强光给后车驾驶员 带来的潜在危险。