聊起來汽車大燈，就必須要回顧一下它的發展歷程。

煤油燈 → 乙炔燈→ 白熾燈(鹵素燈) → 氙氣燈 → LED燈 → 激光大燈

汽車大燈發展歷程

1886年卡爾·本茨制造出世界上第一款以汽油為動力的三輪汽車，隻是這輛車的時速比較低－僅16km/h，也就三四線城市的老年代步車快一丟丟。再加上當時的電氣技術發展沒有那麼先進，想要把一整套車燈技術集成到汽車上絕非易事，所以最先應用在汽車上的還是以原始的煤油燈為主（1887年）。煤油燈燈光昏暗，隨車車速加快和晃動，火苗不穩定，無法照亮遠處距離，所以逐漸被乙炔燈取代（1905~1925年）。乙炔燈可以通過特殊化學裝置生成乙炔氣體，點燃後提供給持續的照明，車身晃動可以讓化學反應更充分，照明效果要比煤油燈好上幾個臺階，即時到白熾燈出現瞭一段時間，乙炔燈仍沒有被完全取代。但乙炔燈也有不好的方面，那就是發生器產生乙炔的同時也會殘留大量堿石灰，這種物質對人體皮膚有強烈刺激和腐蝕性，所以被取代是遲早的問題。白熾燈的原理：燈絲受熱發光和熱輻射原理而實現的。給燈絲導入足夠的電流，燈絲發熱到白熾狀態，就會發光（物體溫度達到1700℃以上就發白光，這種狀態叫白熾狀態，白熾燈在白熾狀態要在2000度以上）。由於熾熱的燈絲產生瞭光輻射，才使電燈發出瞭明亮的光芒。但是剛開始的白熾燈的燈絲是碳絲制作的，碳絲熔點低且易被氧化，高溫下很容易斷裂，壽命較低，這也是剛開始沒有大面積取代乙炔燈的主要原因。但隨著耐用的鎢絲燈泡和鹵素燈（1960年）的橫空出世，讓白熾燈全面取消乙炔燈成為瞭可能。

那下面我們重點研究下鹵素燈、LED燈、激光大燈的結構和發光原理。

1. 鹵素燈（1960）

鹵素燈-燈組結構

鹵素燈和普通白熾燈的機構一樣，主要由燈泡和燈絲構成。隻是在普通的白熾燈燈泡中填充瞭鹵素（溴和碘）混合氣體。前面我們說瞭白熾燈是電流通過加熱鎢絲到白熾狀態(2000℃)，因而發熱發光。高溫下鎢絲會容易升化產生鎢蒸汽，鎢蒸汽容易凝聚在燈罩上，長時間使用容易變黑，照明效果下降。

燈絲容易發黑

那麼填進去的鹵素氣體有什麼作用呢？這裡要提到一個名詞叫——鹵鎢循環。燈絲發熱，鎢原子被蒸發向玻璃管壁方向移動，當接近玻璃管壁時，鎢蒸汽被冷卻到大約800℃，並和鹵原子結合形成鹵化鎢（不穩定，高溫加熱易分解）。鹵化鎢向燈絲移動，鎢原子又重新受熱分解回到燈絲上。那麼鹵素氣體就是類似於“城管”的作用，維護整個市場秩序：既實現可持續發光，還能避免環境被抹黑。

鹵鎢循環

鹵素燈發出的光色溫偏低（3500K），所以發出的光偏暖黃色，照射距離有限，那麼隨著行車安全的需要，更亮更接近白光的氙氣大燈出現瞭。

2. 氙氣大燈（1995）

介紹氙氣大燈之前，我們先溫習一下“電子躍遷”高中的物理知識。原子內部正價的原子核和負價的電子形成瞭能量平衡狀態，如果電子受到能量激發，那麼必然將遠離原子核躍遷到高能級，變成瞭激發態，而激發態的電子不穩定，很容易再自動回到低能級（人往高處走，水往低處流）。根據能量守恒原理，從低能級到高能級吸收能量，從高能級到低能級釋放能量，那麼電子回到低能級就會釋放光子，這也是氙氣大燈的主要原理。

電子躍遷原理氙氣燈-內部燈泡結構

氙氣大燈內部結構主要有：抗UV石英玻璃管、正負極、氙氣混合氣體等，主要通過氣體電離原理發光。在石英玻璃管內填充惰性混合氣體（氙氣為主），兩個電極分別塗有水銀和碳素化合物，然後通過電子鎮流器將車載12伏電源瞬間增至23000伏，在高電壓下，氙氣會被電離並在電源兩極之間產生光弧，然後燈管的管壓迅速下降，最後穩定在85V左右，持續放電發光。相對於鹵素燈，啟動速度有延遲，需要幾秒鐘才變得穩定。

ff0f7dd42f3a374cea613c8442ac06a5氙氣燈-燈組結構

相對於鹵素燈，氙氣燈色溫在5500K，表現為白光。多瞭用於增加電壓設置及引燃及穩弧部件等部件，結構較為復雜，但沒有燈絲和發熱，亮度壽命提高，光電轉化率80%。

電弧光容易產生漂移，因此必須氙氣燈必須加透鏡才能很好地聚焦。如果不加透鏡，一方面亮度提升太高，另一方面光形不穩定會導致光線直射到對面車輛駕駛者的眼睛，從而導致遠光狗的現象發生。

3 . LED大燈（2000年）

氙氣大燈雖然光照效果不錯，但結構比較復雜，占用體積較大。隨著大眾對汽車造型的審美變化，細小狹長的前大燈和多樣化的分體式大燈越來越多，同時隨著智能駕駛輔助功能的出現，汽車電子架構多域融合趨勢，市場更加需求一款兼顧照明、美觀、智能、造型的車燈來滿足多樣化需求。顯然氙氣大燈和鹵素大燈無法滿足，那麼LED大燈就成功接棒。LED大燈發光原理非常簡單，就是一個發光二極管通電後可以直接發出白色光源，亮度媲美氙氣大燈，並且沒有延遲。

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發光二極管的發光原理其實也可以用電子躍遷的原理解釋，但由於涉及到共價鍵等問題，比較復雜，簡單理解就是：人為制造出一個高能級（N型）和低能級（P型）的兩個區域，平時不通電時，兩個區域會相互滲透，達到一個平衡。當給這個區域兩端通電後，電子會源源不斷的由高能級向低能級移動，進而發光。LED大燈繼承瞭氙氣大燈的所有優點，並且體積更小，不需要啟動等待時間，反應速度更快，所以更適合轉向燈、剎車燈等需要及時反應的燈組。

發光二極管原理

4. 激光大燈

激光大燈-燈組結構

激光大燈的發光原理與LED類似，但激光二極管的光線更加集中，亮度更大，照射距離更遠，不能夠直接照射人眼，需要通過反射和過濾，降低激光的亮度，光束通過濾鏡之後變為白色，色溫為接近日光的5500K。

講完車燈的結構和發光原理，那麼總結一下他們的優缺點：

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目前來看，市場會以鹵素和LED為主，激光大燈的大規模普及和需要很長的時間，氙氣大燈由於結構和延遲的問題，未來市場的份額會持續走低。

車燈市場空間及滲透率預測：

參考文獻：