激光應(yīng)用首次出現(xiàn)在寶馬i8上。但這項(xiàng)技術(shù)的背后有何奧秘？

現(xiàn)今對(duì)于激光有兩種常見的誤解。第一種是激光光束用于道路照明，因此人們擔(dān)心這種高度集中的光會(huì)帶來危險(xiǎn)。這種想法完全錯(cuò)誤，擔(dān)憂更是毫無根據(jù)。

激光是如何工作的？

用于汽車照明的激光的工作原理有別于普通光源。在車頭燈內(nèi)，激光光束射在磷光體上，使其產(chǎn)生光——因此不存在激光的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換原理與傳統(tǒng)的熒光燈或白光LED的轉(zhuǎn)換過程相似。如果是熒光燈，紫外光會(huì)被轉(zhuǎn)成可見光；而在LED中，被轉(zhuǎn)換的光是藍(lán)光。在此所用的磷光體并非純元素形式，而是更高性能的陶瓷材料，其中可能含有磷光體化合物。磷光體與載體材料結(jié)合而成形，是一種局部半透明的晶片，就像BMW i8這樣。對(duì)性能至關(guān)重要的因素包括轉(zhuǎn)換器單元的幾何結(jié)構(gòu)、材料選擇、處理和光學(xué)性質(zhì)，因此成為開發(fā)的關(guān)鍵。

第二種誤解與光量有關(guān)。開發(fā)新光源并非因?yàn)楝F(xiàn)有光源的光通量不足，而是為了創(chuàng)造更高亮度的光源。獲取產(chǎn)生極高光通量的其他足夠傳統(tǒng)光源，對(duì)開發(fā)者而言已不在話下。舉例來說，過去20年開發(fā)者一直使用氣體放電技術(shù)，在汽車行業(yè)體現(xiàn)在氙氣車頭燈上。開發(fā)激光這種新光源的目的，更確切地說，是希望創(chuàng)造一種光源可以達(dá)到前所未有的高亮度。

提供充足照明的小巧車頭燈

激光的優(yōu)點(diǎn)在于亮度高，因此十分小巧的車頭燈便可產(chǎn)生充足照明，而且照明定向非常精準(zhǔn)。最佳范例如下。發(fā)光強(qiáng)度約為100,000坎德拉(cd)的標(biāo)準(zhǔn)鹵素遠(yuǎn)光車頭燈，直徑在220毫米左右。而采用激光技術(shù)產(chǎn)生同等光量，燈直徑僅需30毫米。

但是，BMW i8的車頭燈并未具有如此微小的發(fā)光面。寶馬的工程師，車頭燈制造商ZKW和歐司朗并未將磷光體的光設(shè)計(jì)成直射道路，而是通過反射鏡射出。如此一來，便可以在極小的外罩內(nèi)發(fā)揮反射鏡系統(tǒng)的優(yōu)勢。

在這款設(shè)計(jì)嶄新的車型中，LED產(chǎn)生普通遠(yuǎn)光和近光之余，亦額外搭載激光燈射出具有聚光特性的遠(yuǎn)光。額外的車頭燈乃為實(shí)現(xiàn)最佳射程而設(shè)。

混合照明理念

BMW i8采用混合照明方法，將LED主要前照燈功能與額外搭載的激光技術(shù)遠(yuǎn)光燈相結(jié)合。這種新技術(shù)可能以類似形式出現(xiàn)，也就是說，與現(xiàn)有光源結(jié)合使用。每項(xiàng)技術(shù)都能提供自身的特殊屬性，因此可有多種不同的組合。除前置照明設(shè)備中的LED、氙氣和激光器外，未來OLED尾燈也將閃亮登場。

汽車制造商將運(yùn)用激光器、LED和OLED發(fā)揮設(shè)計(jì)潛力，同時(shí)亦凸顯他們的技術(shù)勝人一籌，亦勇于創(chuàng)新。在汽車行業(yè)，激光光源的亮度遠(yuǎn)高于任何其他現(xiàn)有光源。因此，激光可以專門用于遠(yuǎn)光燈功能。除此之外，要從極小位置和發(fā)光面取得大量光照的話，也可使用激光作為光源。不過，歐司朗工程師的目標(biāo)卻遠(yuǎn)不止于此。他們設(shè)想在汽車內(nèi)部應(yīng)用，比如用激光投影儀取代當(dāng)前的顯示器。

LED與激光——相關(guān)但又有所不同

LED和激光二極管的相關(guān)點(diǎn)在于兩者都是半導(dǎo)體光源。它們的發(fā)光方式相似，結(jié)果卻大相逕庭。發(fā)光二極管可以一定的角度發(fā)光。雖然它是一種半輻射發(fā)光體，幾乎只朝著一個(gè)方向發(fā)光，但與白熾燈和氣體放電燈相比，這卻是一個(gè)優(yōu)勢，距光源越遠(yuǎn)，光束就越大。簡而言之，LED發(fā)出的光就像一個(gè)圓錐體。

寶馬i8中的激光模塊包含歐司朗子公司歐司朗光電半導(dǎo)體供應(yīng)的三條藍(lán)色激光二極管。隨著激光光源日漸發(fā)展，有望用更少的激光器達(dá)致同等的光量。

激光的另一方案是，車頭燈不需要實(shí)際光源，即激光二極管。它們其實(shí)可以安裝在汽車上的任何位置，然后通過光導(dǎo)連接至車頭燈。因此，如果發(fā)動(dòng)機(jī)艙只能提供有限空間，這項(xiàng)技術(shù)將會(huì)大有裨益。

毋庸置疑的是，在一輛汽車中，再?zèng)]有什么部件的規(guī)范比照明燈更為嚴(yán)格了。一項(xiàng)新技術(shù)當(dāng)然不會(huì)馬上獲批，如果要通過歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(ECE)的審批程序，可能需耗時(shí)數(shù)年。不過，該組織采取彈性的做法，運(yùn)用多年前為“遠(yuǎn)程定位光源”制定的一項(xiàng)規(guī)則。當(dāng)時(shí)，這項(xiàng)規(guī)則與光導(dǎo)組合有關(guān)，而光導(dǎo)組合加上鹵素?zé)艨蔀檐囕v其他位置的設(shè)備提供光源，且此規(guī)則同樣適用于激光燈。當(dāng)然，車頭燈本身的性能必須符合現(xiàn)有的ECE法規(guī)。遠(yuǎn)光燈最大值限于200,000坎德拉的規(guī)定也適用于此。因此，這類車頭燈的眩光風(fēng)險(xiǎn)并不比其他車頭燈大。經(jīng)特別設(shè)計(jì)的激光燈更為安全，不會(huì)對(duì)其他道路使用者造成危險(xiǎn)。