新的設計方案令汽車愛好者心馳神往，亦讓設計師欣喜不已。對於(yu) 照明工程師來說，激光是一種備受歡迎的新光源。激光應用首次出現在寶馬i8上。但這項技術的背後有何奧秘？

　　現今對於(yu) 激光有兩(liang) 種常見的誤解。第一種是激光光束用於(yu) 道路照明，因此人們(men) 擔心這種高度集中的光會(hui) 帶來危險。這種想法完全錯誤，擔憂更是毫無根據。製造商當然會(hui) 使用藍色激光，但激光光束不會(hui) 從(cong) 車頭燈貿然射出。

　　激光是如何工作的？

　　用於(yu) 汽車照明的激光的工作原理有別於(yu) 普通光源。在車頭燈內(nei) ，激光光束射在磷光體(ti) 上， 使其產(chan) 生光——因此不存在激光的轉換。轉換原理與(yu) 傳(chuan) 統的熒光燈或白光LED的轉換過程相似。如果是熒光燈，紫外光會(hui) 被轉成可見光；而在LED中，被轉換的光是藍光。在此所用的磷光體(ti) 並非純元素形式，而是更高性能的陶瓷材料，其中可能含有磷光體(ti) 化合物。磷光體(ti) 與(yu) 載體(ti) 材料結合而成形，是一種局部半透明的晶片，像寶馬i8那樣。對性能至關(guan) 重要的因素包括轉換器單元的幾何結構、材料選擇、處理和光學性質，因此成為(wei) 開發的關(guan) 鍵。

　　第二種誤解與(yu) 光量有關(guan) 。開發新光源並非因為(wei) 現有光源的光通量不足，而是為(wei) 了創造更高亮度的光源。獲取產(chan) 生極高光通量的其他足夠傳(chuan) 統光源，對開發者而言已不在話下。舉(ju) 例來說，過去20年開發者一直使用氣體(ti) 放電技術，在汽車行業(ye) 體(ti) 現在氙氣車頭燈上。開發激光這種新光源的目的，更確切地說，是希望創造一種光源可以達到前所未有的高亮度。

激光的工作原理及在車頭燈的可能應用(圖：歐司朗)

　　提供充足照明的小巧車頭燈

　　激光的優(you) 點在於(yu) 亮度高，因此十分小巧的車頭燈便可產(chan) 生充足照明，而且照明定向非常精準。最佳範例如下。發光強度約為(wei) 100,000坎德拉(cd)的標準鹵素遠光車頭燈，直徑在220毫米左右。而采用激光技術產(chan) 生同等光量，燈直徑僅(jin) 需30毫米。

　　但是，寶馬i8的車頭燈並未具有如此微小的發光麵。寶馬的工程師，車頭燈製造商ZKW和歐司朗並未將磷光體(ti) 的光設計成直射道路，而是通過反射鏡射出。如此一來，便可以在極小的外罩內(nei) 發揮反射鏡係統的優(you) 勢。

　　在這款設計嶄新的車型中，LED產(chan) 生普通遠光和近光之餘(yu) ，亦額外搭載激光燈射出具有聚光特性的遠光。額外的車頭燈乃為(wei) 實現最佳射程而設。

　　混合照明理念

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

　　汽車製造商將運用激光器、LED和OLED發揮設計潛力，同時亦凸顯他們(men) 的技術勝人一籌，亦勇於(yu) 創新。在汽車行業(ye) ，激光光源的亮度遠高於(yu) 任何其他現有光源。因此，激光可以專(zhuan) 門用於(yu) 遠光燈功能。除此之外，要從(cong) 極小位置和發光麵取得大量光照的話，也可使用激光作為(wei) 光源。不過，歐司朗工程師的目標卻遠不止於(yu) 此。他們(men) 設想在汽車內(nei) 部應用，比如用激光投影儀(yi) 取代當前的顯示器。

　　LED與(yu) 激光 ——相關(guan) 但又有所不同

　　LED和激光二極管的相關(guan) 點在於(yu) 兩(liang) 者都是半導體(ti) 光源。它們(men) 的發光方式相似，結果卻大相逕庭。發光二極管可以一定的角度發光。雖然它是一種半輻射發光體(ti) ，幾乎隻朝著一個(ge) 方向發光，但與(yu) 白熾燈和氣體(ti) 放電燈相比，這卻是一個(ge) 優(you) 勢，距光源越遠，光束就越大。簡而言之，LED發出的光就像一個(ge) 圓錐體(ti) 。

　　激光卻有所不同，激光二極管亦然。在此情況下，光從(cong) 極小表麵發出，散度相對較小。另一區別是，激光可以很容易地進行進一步處理和準直(光線平行對齊)。故激光光束可以用於(yu) 發出極小卻非常密集的光斑。考慮到適當的轉換器設計，轉換後的激光甚至也保留了這些特性，因此有可能發出亮度極高的白色光源。

　　寶馬i8中的激光模塊包含歐司朗子公司歐司朗光電半導體(ti) 供應的三條藍色激光二極管。隨著激光光源日漸發展，有望用更少的激光器達致同等的光量。

　　激光的另一方案是，車頭燈不需要實際光源，即激光二極管。它們(men) 其實可以安裝在汽車上的任何位置，然後通過光導連接至車頭燈。因此，如果發動機艙隻能提供有限空間，這項技術將會(hui) 大有裨益。

　　多年訣竅成就創新照明技術

　　早在2006年歐司朗便開始研發合適的激光二極管，首個(ge) 原型乃基於(yu) 氮化銦镓化合物完成。激光用於(yu) 汽車時，照明產(chan) 品製造商結合了兩(liang) 種迄今為(wei) 止互不相關(guan) 的技術，即激光和轉換器。後者指上文提及的磷光體(ti) ，可從(cong) 激光光束產(chan) 生可用光。歐司朗在這兩(liang) 個(ge) 領域已積累多年經驗。歐司朗光電半導體(ti) 研發生產(chan) LED和半導體(ti) 激光將近40年。雷根斯堡工廠自1996年開始便一直生產(chan) InGaN發光二極管。研發藍光LED時所獲得的知識同樣讓藍色激光的研發獲益匪淺。

　　提高藍光的效率絕不容易。物理學原理決(jue) 定了對於(yu) 激光二極管，紅光和紅外光比光譜上另一端藍光範圍內(nei) 的光更擅長轉換能量。因此藍光激光二極管會(hui) 損失更多熱量，隨後則需要恰當的冷卻方式來散熱。2013年，歐司朗已可將一瓦內(nei) 藍色激光的效率提高30%，從(cong) 而降低了冷卻要求。

高要求應用的大量光照：歐司朗光電半導體(ti) 研發的高功率藍光激光二極管(圖：歐司朗)　　

富有挑戰性的環境：汽車行業(ye)

　　為(wei) 將激光二極管應用於(yu) 汽車之中，需要花很多功夫。目前操作方麵和汽車製造商的要求都頗高。例如，車頭燈和激光二極管的工作溫度必須介於(yu) 零下40度至零上80度，同時還必須解決(jue) 高濕度問題。必須對激光二極管和整個(ge) 光模塊進行測試，以證明它們(men) 能承受高強度振動。這種測試不僅(jin) 非常複雜，且成本高昂。雖然仍未知曉消費電子產(chan) 品的相關(guan) 規定，但溫度範圍通常都小得多。當中的差異在於(yu) ，例如在陽光普照、溫暖宜人的一天，連接至擋風玻璃的智能手機突然停止工作，但車內(nei) 的電子係統顯然還在正常運作。

　　為(wei) 滿足這些要求，作為(wei) 全球汽車照明市場先驅的歐司朗亦從(cong) 其他照明產(chan) 品(譬如運用氙氣技術和半導體(ti) 技術的照明產(chan) 品)的經驗中受益不淺。這些產(chan) 品包括用於(yu) 在駕駛員輔助係統中測量距離的激光二極管，但它們(men) 的輸出功率極低，且需在紅外光譜中工作。除應用於(yu) 投影係統等領域外，達到激光燈所需輸出級別的激光二極管此前從(cong) 未用於(yu) 汽車和其極端環境條件。

　　除了技術上的挑戰，安全性和審批也是激光燈用於(yu) 批量生產(chan) 車輛前必須克服的挑戰。舉(ju) 例來說，為(wei) 確保車輛正常駕駛時車頭燈不會(hui) 射出激光令視力受損，歐司朗特別安裝了一些特殊安全係統，有了這些係統，即使車頭燈在碰撞中受損，激光也會(hui) 立即關(guan) 閉。

　　毋庸置疑的是，在一輛汽車中，再沒有什麽(me) 部件的規範比照明燈更為(wei) 嚴(yan) 格了。一項新技術當然不會(hui) 馬上獲批，如果要通過歐洲經濟委員會(hui) (ECE)的審批程序，可能需耗時數年。不過，該組織采取彈性的做法，運用多年前為(wei) “遠程定位光源”製定的一項規則。當時，這項規則與(yu) 光導組合有關(guan) ，而光導組合加上鹵素燈可為(wei) 車輛其他位置的設備提供光源，且此規則同樣適用於(yu) 激光燈。當然，車頭燈本身的性能必須符合現有的ECE法規。遠光燈最大值限於(yu) 200,000坎德拉的規定也適用於(yu) 此。因此，這類車頭燈的眩光風險並不比其他車頭燈大。經特別設計的激光燈更為(wei) 安全，不會(hui) 對其他道路使用者造成危險。#p#分頁標題#e#