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[百問] 車頭燈種類一次搞懂(上) 鹵素、HID、LED傻傻分不清?

Goo2手車訊
[百問] 車頭燈種類一次搞懂(上) 鹵素、HID、LED傻傻分不清?
車燈照明技術隨著科技的發展,目前已有相當成熟的設計,也因為如此使得市面上車燈的選擇相當多樣,從傳統的鹵素燈泡,後來出現的HID燈泡,到最新的LED燈泡,每種燈泡都有其優缺點,到底這些頭燈有何差異呢?此問題OP編輯部將透過單元為大家做完整的說明。

圖/
各大汽車官網

問題:什麼是鹵素鎢絲燈泡?

汽車發明至今已超過百年以上時間,在HID與LED燈泡出現之前,汽車照明所使用的燈泡就是傳統的鹵素燈泡,鹵素燈泡雖然老式卻有很多優點,因此至今依舊是汽車照明的主力產品,不少平價車款都還是配置鹵素燈泡大燈。
 
當汽車開始搭載電力系統與發電系統後,汽車開始採用電力發光的燈泡,例如類似家用的鎢絲燈泡來作為照明來源,不過由于普通鎢絲燈亮度一般、效率不高且長時間使用會使燈罩發黑,因此後來才會發明了鹵素燈泡。
 
鹵素燈泡與家用白熾燈的最大差別在於一點,就是鹵素燈的玻璃燈殼內填充鹵族元素氣體(通常是碘或溴),利用鹵鎢循環的原理,使得燈絲的使用壽命不僅大大延長(幾乎是白熾燈的4倍),也可以讓燈絲在更高溫度下,發出更高的亮度,更高的色溫和更高的發光效率,同時消除過去燈體發黑的現象。
 

由于普通鎢絲燈亮度一般、效率不高且長時間使用會使燈罩發黑,另外能不能承受路面顛簸也是一大考量,因此後來才會發明了鹵素燈泡。
 
不過由於鹵素燈泡需要更高的工作溫度,普通玻璃外殼在此溫度下會熔化並產生流動,所以須使用石英玻璃代替普通玻璃,並應用在鹵素燈泡中,使得鹵素燈泡的製造成本會比傳統白熾燈高上許多,但整體製造成本與其照明效果來進行比較,還是平易近人,也使得鹵素鎢絲燈泡作為汽車照明長達60年以上的時間而不衰,直到HID照明技術的誕生,目前依然有需多市售車採用鹵素燈泡來作為大燈的照明來源,代表其使用價值依舊很高。
 

鹵素燈內填充鹵族元素氣體,使得燈絲的使用壽命不僅大大延長,同時由於燈絲可以工作在更高溫度下,發出更高的亮度,更高的色溫和更高的發光效率,同時消除過去燈體發黑的現象。
 
值得一提,可別以為鹵素燈炮構造簡單就隨便買不知名的產品來用,時間久了塑膠燈殼可是會出現霧化變黃的問題,這是因為鹵素燈泡發光時會產生紫外光,會對塑膠製成的透明燈殼造成慢性傷害變質,加上石英玻璃無法像普通玻璃般,可有效阻斷紫外光向外散射,因此許多燈泡大廠都會在石英玻璃上塗佈可阻斷紫外光的鍍膜,減少大燈塑膠燈殼的霧化速度,所以更換鹵素燈泡時,盡可能選擇大廠牌的產品,比較能保護大燈燈殼的壽命。
 

鹵素燈泡可透過燈殼上的鍍膜,使其發出不同顏色的光線,發展超過60年的時間,相關技術已非常成熟,價格也平易近人,目前依舊是車用照明的主流。
 
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問題二:什麼是HID氣體放電燈泡?

在LED燈泡尚未面市之前,HID燈泡曾經是改裝市場最熱門的商品,剛推出時一組價格可是高達數萬元以上,然而隨著市場規模變大,售價也直直落,雖然目前因為法規限制,使得換裝的人變少了,不過仍有車主將HID應用在魚眼頭燈/霧燈上,使得夜間照明亮度可提高不少,同時也可減少打鳥燈出現的問題。
 
HID燈泡的全名為High Intensity Discharge Lamp-高壓放電式氣體燈,其工作原理是在石英燈管內,透過兩端鎢電極打出來的加壓電弧,使金屬元素加熱達到蒸發點,形成電漿狀態後而發出強烈光線。該種照明科技最大的特點,在於亮度相較於傳統的鹵素鎢絲燈泡高出數倍且壽命更長,是大約20年開始普及於汽車照明技術。
 

全名為High Intensity Discharge Lamp高壓放電式氣體燈的HID燈泡,其發光原理是透過燈泡兩端的電極,以2.3萬伏特高壓電在電極兩端形成電弧,同時與內部氙氣氣體產生交互作用,形成電漿態後而發出強烈光線。
 
最初整組燈泡的價格相當高,且須搭配專用燈具才能擁有,成為高級進口車主才能享有的高檔照明配備,而近年來隨著HID燈泡規格愈來愈多,且使用的燈泡外型與傳統鹵素鎢絲燈泡相同下,過去很多車主都會透過後天改裝的方式來擁有HID的照明亮度,但由於HID與鹵素鎢絲燈泡的發光點與光譜反射方式不同,因此使用原廠燈具+HID燈泡所照射出來的光形會散掉,造成對向車輛嚴重的炫光現象,嚴重影響交通安全,因此後來政府才會立法規定不得改裝HID。
 

由於HID燈泡本身亮度相當高,因此應用在頭燈上時,通常需搭配水平自動調整系統+魚眼透鏡,才能避免照射到對向來車視線,發展到後來還加入轉向功能,能感應方向盤轉向舵角,自動調整照明角度,使轉彎時能先看到彎內的情況。
 

透過燈管內氣體填充壓力或燈殼上的鍍膜,就可使HID燈管發出不同色溫的光線,使照明顏色更多樣化,不過色溫K值高,不代表亮度高,不可混為一談,瓦數愈高才能獲得愈高亮度,但相對工作溫度也高,容易導致燈具損壞。
 
值得一提,不論是鹵素燈泡或HID燈泡,過去很多車主都會透過增加功率的方式,來提高亮度,例如鹵素燈泡從55/60W提高到80/100W,HID從35W提高到50W等,筆者強烈建議大家不要這樣做,因為增加發光功率雖然可以提高亮度,可是卻同時會提升燈泡的工作溫度,以50W 的HID為例,經過筆者實測點亮時的燈管溫度,可達攝氏400度左右,而80W的鹵素燈泡推估也有攝氏380度,如此對於燈具內的電鍍反射面有非常不利的影響,如此使其出現燒焦變黑的問題,在無法反射光線的情況下,燈具照出來的光線會變得非常暗,反而造成反效果,還縮短燈具壽命,實為不智的做法。
 

透過增加燈泡功率來提高亮度得做法雖然有效,但產生的額外高溫卻對燈具內的電鍍反射面造成傷害,沒多久就會變黑,大幅影響照明亮度。
 

HID的亮度通常是傳統鹵素燈泡的2-3倍以上,可獲得極亮的照明效果,為避免造成對向來車的眩光,建議可以使用於魚眼霧燈上,對於輔助車輛夜間照明頗有幫助。
 
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問題三:什麼是車用LED燈泡?

這10年內開始出現的LED燈泡,其全名為發光二極體,是一種能發光的半導體電子元件,原本只使用於指示燈之用(例如顯示文字、方向燈、煞車燈等),近十幾年來因為發光效率有著突飛猛進的提高,因此逐漸用在頭燈照明之用,也因為大量的資金投入使價格下降,但成本仍遠高於鹵素燈泡。
 
其優點在於工作溫度低(大約在攝氏100度以下)、低光下發光效率高、省電、啟動全亮時間短、壽命長最久可達10萬小時與耐震盪衝擊等,安裝在車輛上可延長燈具與電瓶壽命,加上亮度比鹵素燈泡高,因此才會成為目前當紅的燈泡改裝部品。而其缺點則是照明溫度低,頭燈內容易產生霧氣;散熱結構體積大,影響安裝難度與完整性;光源照射面積小,照明時容易刺眼與製作成本較高。也因為LED有著上述的優缺點,因此使得購買LED大燈燈泡時就有許多「眉角」要注意。
 

LED本身是電子元件,擁有效率高、壽命長、省電與工作溫度低的優點,但運用在汽車車燈上卻有許多問題需要克服,其中包含有光源照射面積小、頭燈內容易產生霧氣與散熱結構體積大等。
 

由於LED只能單面發光,照射角度最多能達120度已相當不錯,但車燈要求的是360度的光源,因此如何提高照射角度是許多LED燈泡場需克服的問題,因此後來就可見到加裝透鏡與COB LED的出現,都是為了提高照明角度。
 
值得一提,筆者在此要探討的LED大燈燈泡,是屬於售後市場換裝的單顆燈泡產品,並非是原廠配置的LED頭燈組,兩者雖然都是使用LED燈泡當作光源,不過內涵的技術層面與結構差異很大,原廠頭燈組另有專文介紹,有興趣的讀者可以繼續往下看。
 

愈來愈多車款都會搭載LED頭燈組,與LED大燈燈泡相比,雖然都是使用LED燈泡當作光源,不過內涵的技術層面與結構差異很大,原廠頭燈組另有專文介紹,有興趣的讀者可以在網站內找找。
 
大家或許都以為車燈只要亮就好,其實是錯的觀念,在歐盟、美國與台灣的車輛檢驗安審單位,對於車燈的檢驗有著相當嚴謹的規範,這些規範都是用來確保車燈照明可應付各種不同的路況與環境,同時又不能使對向來車造成眩光,還能看清楚路旁的指示牌,因此LED想要成為車燈燈泡,其中所涉及的設計結構,可不是想像中容易。
 
就如同上述所提到的內容,LED本身是電子元件,只是因為通電會發光,所以才能應用在車燈照明上,本質跟一發明出來就用來照明的鹵素燈泡與HID有很大不同,加上LED想要成為車燈燈泡的條件除了亮度外,包含光型、遠近燈切換、照射距離、安裝於燈具後的完整度,及有限空間內的散熱能力等,都是採購LED車燈泡的考量項目,這些都需要很完整且成熟的設計與結構才能達成,可惜的是目前LED燈泡的製造工廠,除了專門生產燈泡的大廠有推出相關的產品外,包含許多不是燈泡廠的科技公司也有生產,也使得品質參差不齊的LED大燈燈泡充斥於市面上,該如何選擇成熟的產品,便成了消費者關心的問題。
 

LED想要成為車燈燈泡的條件除了亮度外,包含光型、遠近燈切換、照射距離、安裝於燈具後的完整度,及有限空間內的散熱能力等,都是採購LED車燈泡的考量項目,這些都需要很完整且成熟的設計與結構才能達成。
 

左邊為LED燈泡的光源,右邊為傳統鹵素燈報的光源,可以發現左側的光線亮度比較好,這也是為何很多車主會想要更換LED燈泡的主因。


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