聊起来汽车大灯，就必须要回顾一下它的发展历程。

煤油灯 → 乙炔灯→ 白炽灯(卤素灯) → 氙气灯 → LED灯 → 激光大灯

1886年卡尔·本茨制造出世界上第一款以汽油为动力的三轮汽车，只是这辆车的时速比较低－仅16km/h，也就三四线城市的老年代步车快一丢丢。再加上当时的电气技术发展没有那么先进，想要把一整套车灯技术集成到汽车上绝非易事，所以最先应用在汽车上的还是以原始的煤油灯为主（1887年）。煤油灯灯光昏暗，随车车速加快和晃动，火苗不稳定，无法照亮远处距离，所以逐渐被乙炔灯取代（1905~1925年）。乙炔灯可以通过特殊化学装置生成乙炔气体，点燃后提供给持续的照明，车身晃动可以让化学反应更充分，照明效果要比煤油灯好上几个台阶，即时到白炽灯出现了一段时间，乙炔灯仍没有被完全取代。但乙炔灯也有不好的方面，那就是发生器产生乙炔的同时也会残留大量碱石灰，这种物质对人体皮肤有强烈刺激和腐蚀性，所以被取代是迟早的问题。白炽灯的原理：灯丝受热发光和热辐射原理而实现的。给灯丝导入足够的电流，灯丝发热到白炽状态，就会发光（物体温度达到1700℃以上就发白光，这种状态叫白炽状态，白炽灯在白炽状态要在2000度以上）。由于炽热的灯丝产生了光辐射，才使电灯发出了明亮的光芒。但是刚开始的白炽灯的灯丝是碳丝制作的，碳丝熔点低且易被氧化，高温下很容易断裂，寿命较低，这也是刚开始没有大面积取代乙炔灯的主要原因。但随着耐用的钨丝灯泡和卤素灯（1960年）的横空出世，让白炽灯全面取消乙炔灯成为了可能。

那下面我们重点研究下卤素灯、LED灯、激光大灯的结构和发光原理。

卤素灯和普通白炽灯的机构一样，主要由灯泡和灯丝构成。只是在普通的白炽灯灯泡中填充了卤素（溴和碘）混合气体。前面我们说了白炽灯是电流通过加热钨丝到白炽状态(2000℃)，因而发热发光。高温下钨丝会容易升化产生钨蒸汽，钨蒸汽容易凝聚在灯罩上，长时间使用容易变黑，照明效果下降。

那么填进去的卤素气体有什么作用呢？这里要提到一个名词叫——卤钨循环。灯丝发热，钨原子被蒸发向玻璃管壁方向移动，当接近玻璃管壁时，钨蒸汽被冷却到大约800℃，并和卤原子结合形成卤化钨（不稳定，高温加热易分解）。卤化钨向灯丝移动，钨原子又重新受热分解回到灯丝上。那么卤素气体就是类似于“城管”的作用，维护整个市场秩序：既实现可持续发光，还能避免环境被抹黑。

卤素灯发出的光色温偏低（3500K），所以发出的光偏暖黄色，照射距离有限，那么随着行车安全的需要，更亮更接近白光的氙气大灯出现了。

2. 氙气大灯（1995）

介绍氙气大灯之前，我们先温习一下“电子跃迁”高中的物理知识。原子内部正价的原子核和负价的电子形成了能量平衡状态，如果电子受到能量激发，那么必然将远离原子核跃迁到高能级，变成了激发态，而激发态的电子不稳定，很容易再自动回到低能级（人往高处走，水往低处流）。根据能量守恒原理，从低能级到高能级吸收能量，从高能级到低能级释放能量，那么电子回到低能级就会释放光子，这也是氙气大灯的主要原理。

氙气大灯内部结构主要有：抗UV石英玻璃管、正负极、氙气混合气体等，主要通过气体电离原理发光。在石英玻璃管内填充惰性混合气体（氙气为主），两个电极分别涂有水银和碳素化合物，然后通过电子镇流器将车载12伏电源瞬间增至23000伏，在高电压下，氙气会被电离并在电源两极之间产生光弧，然后灯管的管压迅速下降，最后稳定在85V左右，持续放电发光。相对于卤素灯，启动速度有延迟，需要几秒钟才变得稳定。

相对于卤素灯，氙气灯色温在5500K，表现为白光。多了用于增加电压设置及引燃及稳弧部件等部件，结构较为复杂，但没有灯丝和发热，亮度寿命提高，光电转化率80%。

电弧光容易产生漂移，因此必须氙气灯必须加透镜才能很好地聚焦。如果不加透镜，一方面亮度提升太高，另一方面光形不稳定会导致光线直射到对面车辆驾驶者的眼睛，从而导致远光狗的现象发生。

3 . LED大灯（2000年）

氙气大灯虽然光照效果不错，但结构比较复杂，占用体积较大。随着大众对汽车造型的审美变化，细小狭长的前大灯和多样化的分体式大灯越来越多，同时随着智能驾驶辅助功能的出现，汽车电子架构多域融合趋势，市场更加需求一款兼顾照明、美观、智能、造型的车灯来满足多样化需求。显然氙气大灯和卤素大灯无法满足，那么LED大灯就成功接棒。LED大灯发光原理非常简单，就是一个发光二极管通电后可以直接发出白色光源，亮度媲美氙气大灯，并且没有延迟。

发光二极管的发光原理其实也可以用电子跃迁的原理解释，但由于涉及到共价键等问题，比较复杂，简单理解就是：人为制造出一个高能级（N型）和低能级（P型）的两个区域，平时不通电时，两个区域会相互渗透，达到一个平衡。当给这个区域两端通电后，电子会源源不断的由高能级向低能级移动，进而发光。LED大灯继承了氙气大灯的所有优点，并且体积更小，不需要启动等待时间，反应速度更快，所以更适合转向灯、刹车灯等需要及时反应的灯组。

4. 激光大灯

激光大灯的发光原理与LED类似，但激光二极管的光线更加集中，亮度更大，照射距离更远，不能够直接照射人眼，需要通过反射和过滤，降低激光的亮度，光束通过滤镜之后变为白色，色温为接近日光的5500K。

讲完车灯的结构和发光原理，那么总结一下他们的优缺点：

目前来看，市场会以卤素和LED为主，激光大灯的大规模普及和需要很长的时间，氙气大灯由于结构和延迟的问题，未来市场的份额会持续走低。

车灯市场空间及渗透率预测：

参考文献：