LED前照車燈現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)研究

摘要：LED前照燈有著光效高，及啟動(dòng)方便和光效提升空間較大的優(yōu)勢(shì)。前照燈的電源光效如果很高，那么單顆的功率就越大，而功率越小則電源的光效也會(huì)略低。當(dāng)高電壓狀態(tài)時(shí)能夠滿足不同范圍照明現(xiàn)實(shí)需求。隨著汽車在廣大人民群眾生產(chǎn)生活當(dāng)中的不斷推廣，保證汽車能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行至關(guān)重要。當(dāng)前汽車前照燈廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)部構(gòu)造當(dāng)中，其作為汽車上最主要的應(yīng)用部件，對(duì)于前照燈質(zhì)量以及性能等方面都給予了較為苛刻的要求。它不僅推動(dòng)了LED前照燈在汽車上的應(yīng)用，而且對(duì)于提高汽車性能和安全行駛起到了至關(guān)重要的作用。文章就LED前照燈的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探析，試圖通過(guò)分析來(lái)增加人們對(duì)于LED前照燈研究狀況的認(rèn)識(shí)，并把握其今后發(fā)展的主要?jiǎng)酉颉?/p>

關(guān)鍵詞：LED前照燈現(xiàn)狀發(fā)展趨勢(shì)研究

1、引言

社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的日漸成熟，促進(jìn)LED前照燈的發(fā)展。同時(shí)數(shù)年的發(fā)展歷程中在技術(shù)驗(yàn)證與汽車領(lǐng)域及新技術(shù)不斷之后。我國(guó)又迎來(lái)全新的發(fā)展市場(chǎng)，LED前照燈被廣泛的應(yīng)用到量產(chǎn)車的入市中，這也再一次證明了LED前照燈的應(yīng)用價(jià)值。

2、LED前照燈的優(yōu)勢(shì)分析

LED前照燈英文名稱之為L(zhǎng)ightEmitingDiode，其憑借較小的體積和較長(zhǎng)的壽命，與低能耗，具有很強(qiáng)的抗振能力，開啟的時(shí)間迅速，有著環(huán)保性特征等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為當(dāng)下社會(huì)汽車光源技術(shù)首要選擇之一。在半導(dǎo)體材料和封裝工藝逐步提高背景下，使白色大功率LED前照燈的通光量增加，也正是因?yàn)檫@樣LED前照燈被廣泛的應(yīng)用于汽車照明行業(yè)，這也驗(yàn)證了一個(gè)無(wú)可厚非的事實(shí)，那就是LED前照燈的使用和進(jìn)一步發(fā)展是社會(huì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)必然，新生的事物也終結(jié)會(huì)取代過(guò)去嘗試用的白熾燈與鹵鎢燈等傳統(tǒng)燈具，成為第四代其次照明系統(tǒng)的照明光源[1]。

使用LED汽車前照燈有很多明顯的優(yōu)勢(shì)，除了實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)和具有較長(zhǎng)的應(yīng)用壽命、低電壓保障電氣安全等，還有十分重要的一點(diǎn)就是LED前照燈的構(gòu)成包括多個(gè)LED燈具，具有較強(qiáng)塑造性的外部燈具可以很好地融入現(xiàn)代化汽車設(shè)計(jì)觀念中，從而為打造與設(shè)計(jì)出嶄新的汽車，滿足廣大人民群眾個(gè)性化需求提供有力的技術(shù)支撐與物質(zhì)保證。另外,LED燈體積小、能源損耗小、耐震動(dòng)能力強(qiáng)、起動(dòng)時(shí)間快等都是LED前照燈所具備的優(yōu)點(diǎn)，正是這些優(yōu)點(diǎn)使得它成為下一代汽車光源技術(shù)發(fā)展的首選[2]。

3、LED前照燈的發(fā)展現(xiàn)狀分析

1.LED前照燈的發(fā)展現(xiàn)狀

汽車上LED前照燈的使用，一直以來(lái)都是有待突破的問題[3]。也正由于這類LED前照燈在研發(fā)過(guò)程中應(yīng)更注重遠(yuǎn)、近光功能識(shí)別技術(shù)的運(yùn)用，并盡可能多地提供幾種不同類型、不同尺寸的模塊?？紤]到汽車所用LED前照燈照明距離和防眩目功能的實(shí)際需要，應(yīng)該在各LED模塊中加裝符合照明要求的透鏡和反光鏡，本實(shí)用新型方便滿足了人們對(duì)不同距離處照明的要求，同時(shí)還增強(qiáng)了照明的力度，但這從某種程度上加大了LED前照燈生產(chǎn)的成本，同時(shí)也是造成其生產(chǎn)成本過(guò)高的重要因素。

在綜合考慮汽車前照燈光源照明距離及照明亮度問題后，還需解決和處理好LED前照燈照明過(guò)程中的散熱問題。由于照明時(shí)LED前照燈的亮度會(huì)伴隨溫度的逐漸升高變暗，應(yīng)用壽命也會(huì)縮短。所以說(shuō)熱管理問題也是目前LED前照燈在遠(yuǎn)光與近光照明時(shí)亟需解決的一大問題。

考慮到這些，我們不難發(fā)現(xiàn)LED前照燈的散熱問題依舊是一個(gè)十分棘手的問題。伴隨LED前照燈的不斷發(fā)展，現(xiàn)在可利用高效率和完善功能、良好性能的驅(qū)動(dòng)器設(shè)備來(lái)應(yīng)對(duì)所出現(xiàn)散熱問題及其帶來(lái)的弊端。

與一般鹵素?zé)粝啾容^LED在燈光光源上很不一樣,LED燈是冷光源，由于LED燈這個(gè)特點(diǎn)特觸發(fā)車燈材料改變，導(dǎo)致車燈材料向一個(gè)嶄新方向發(fā)展。前照燈中廣泛采用的是各種耐熱性材料，其中有代表性的是PAR,PBT,HTPC,它們都有著良好的特性，會(huì)使生產(chǎn)成本提高，故可采用ABS和PC材料代替，另外還可廣泛應(yīng)用樹脂類材料代替金屬材料。這有利于控制生產(chǎn)成本最低，以免在采用金屬材料時(shí)，采用了某些不環(huán)保的手段與技術(shù)，加大了防腐工作量。有些設(shè)計(jì)師還試圖將LED光源看作是一種常見種類的電子元器件，仿佛是看筆記本電腦中的芯片。

其所產(chǎn)生的熱量只與其功率有一定的聯(lián)系，但是忽略散熱體系設(shè)計(jì)，出現(xiàn)散熱體系設(shè)計(jì)不科學(xué)問題，無(wú)法良好控制前照燈燈腔內(nèi)的溫度。

LED前照燈所使用的冷光光源遇到前照燈的水霧問題，汽車LED前照燈的設(shè)計(jì)人員為了良好解決這一問題，引入和使用了對(duì)流設(shè)備，使LED散熱系統(tǒng)內(nèi)散發(fā)的熱被良好的驅(qū)散，也消除了水霧。應(yīng)用專用導(dǎo)流泵設(shè)備能夠把熱量導(dǎo)入到前照燈面罩區(qū)域。

AUDIR88還使用風(fēng)扇散熱及導(dǎo)流泵這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但由于使用散熱器設(shè)備及泵專用品而加大經(jīng)濟(jì)支出又使成本增加。為改善目前狀況，進(jìn)一步大力發(fā)展LED前照燈事業(yè)，企業(yè)也需要加強(qiáng)研究，開始解決LED前照燈所遇到的散熱和成本過(guò)高問題，搞好散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，以最小的控制成本作為L(zhǎng)ED前照燈研制創(chuàng)造良好的條件和最佳環(huán)境。

2.LED技術(shù)在汽車前照燈系統(tǒng)的應(yīng)用

一是配光技術(shù)的運(yùn)用，在LED前照燈照明系統(tǒng)所采用的為光形疊加的配光方式，運(yùn)用該方式對(duì)汽車前照燈使用配光技術(shù)給出更為嚴(yán)格要求。一般情況下，汽車的LED前照燈照明時(shí)所散發(fā)出來(lái)的光纖會(huì)朝向半個(gè)球的方向陸續(xù)發(fā)射，所以，整個(gè)LED系統(tǒng)將應(yīng)用到更多的光源，以此滿足汽車的通光量及照明需求。LED前照燈整個(gè)系統(tǒng)都含有豐富的光源，為保證LED光軸具有清晰的指向和目標(biāo)導(dǎo)向，在前照燈系統(tǒng)內(nèi)部不同組成部分對(duì)應(yīng)位置要達(dá)到比較準(zhǔn)確。其次是散熱，由于前照燈系統(tǒng)距離發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙較近，所以在汽車前照燈設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中還應(yīng)考慮散熱問題并協(xié)同完成散熱有關(guān)工作。例如采用散熱部件和內(nèi)置風(fēng)扇可以對(duì)散熱效果起到保證作用。從功率消耗來(lái)看，汽車LED前照燈非常常見的就是白天使用照明燈，當(dāng)汽車發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后，照明燈就會(huì)在白天行駛中開啟，照明燈可以提供低光輸出或者在這段時(shí)間內(nèi)消耗油量，但是消耗的油量水平比較低，通常會(huì)在9瓦左右波動(dòng)。四是前照燈的防眩問題，白色的LED光源的色溫保持在5500K至6000K之間，白色的LED光源和氙氣光源（色溫為4000K）相比較更加的接近于大自然的光（色溫在4800K至6000K之間），本實(shí)用新型舒適性較高，有效地避免了汽車駕駛?cè)藛T行車過(guò)程中出現(xiàn)光疲勞現(xiàn)象等[4]。

4、析LED前照燈未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)分析與前景

在科技的帶動(dòng)下,LED前照燈在最近幾年內(nèi)會(huì)向一個(gè)嶄新的方向邁進(jìn)，并試圖利用各種新技術(shù)來(lái)研制下一代LED，爭(zhēng)取在推動(dòng)LED燈更好發(fā)展、減少LED成本支出、持續(xù)提升效益的同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)LED前照燈品質(zhì)和應(yīng)用性能。

1.OLED

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與不斷創(chuàng)新，為我們帶來(lái)全新的事物——OLED，OLED的出現(xiàn)對(duì)汽車照明體系的設(shè)計(jì)提供全新的設(shè)計(jì)思路和方案，因?yàn)镺LED有著照明十分均勻和不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的眩光及陰影等問題，因此其較為適合被應(yīng)用到汽車的信號(hào)燈與尾燈等照明中。

OLED有著如下兩種優(yōu)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：

（1）具有自發(fā)光特性，不需要其他光源系統(tǒng)輔助或支持，而它只有一點(diǎn)四毫米厚。據(jù)估計(jì)，今后若干年內(nèi)照明燈燈具將更精致、更小巧、不占太多空間，而體積上比一般LED照明產(chǎn)品更有優(yōu)勢(shì)。這既有利于照明燈具安裝又有利于維護(hù)，降低后期維護(hù)費(fèi)用投入且更具有經(jīng)濟(jì)性；

（2）和LED的點(diǎn)光源相對(duì)比，使用OLED具備面光源與漫反射這一特征，其光質(zhì)的均勻性很好，實(shí)現(xiàn)了無(wú)極調(diào)光，并且不會(huì)投射任何的陰影。而且OLED的照明效果也十分均勻，明暗良好相互輝映，還可以獲得動(dòng)態(tài)化的效果[5]。

2.朝向環(huán)保節(jié)能方向發(fā)展

LED前照燈現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種照明環(huán)境中，并且隨著我國(guó)科技的發(fā)展與更新，隨著光效也越來(lái)越高，使得其在實(shí)踐中發(fā)揮出了較大的能效，具有較大的優(yōu)越性。LED實(shí)質(zhì)上是一種發(fā)光二極管，它的發(fā)光原理是電驅(qū)動(dòng)發(fā)光，若加上正向電壓，這時(shí)電子與空穴復(fù)合就會(huì)放出大量的能量，另一部分能量以光子形式持續(xù)釋放從而產(chǎn)生并形成光束。因?yàn)長(zhǎng)ED發(fā)光充分利用了電能，良好的把電能轉(zhuǎn)換成光能，因此在發(fā)光環(huán)節(jié)并不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重污染。LED等的光源不含有汞元素和鉛元素等各類污染物質(zhì)，更不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多熱能。因此，與傳統(tǒng)光源相比，LED的光源是冷光源，這在上文關(guān)于LED前照燈優(yōu)勢(shì)分析中我們也可以了解到，也正是因?yàn)槠涫抢涔庠礇Q定其具備較好的環(huán)保性與安全性。

3.朝向智慧型汽車前照燈方向發(fā)展

經(jīng)過(guò)乙炔燈與白熾燈和鹵素?zé)舻葻粼窗l(fā)展歷程之后，車燈已經(jīng)進(jìn)入到全新的第四代光源時(shí)期。LED的體積小，同時(shí)發(fā)光的面積很小，能夠作為點(diǎn)光源來(lái)進(jìn)行配光與設(shè)計(jì)，這在一定程度上降低設(shè)計(jì)難度。盡管從整體角度來(lái)說(shuō)，LED前照燈的應(yīng)用取得一定成效，但是依舊存在一些不足，遇到很多發(fā)展難題與瓶頸。有鑒于此，LED前照燈在今后會(huì)逐漸向智能化的方向漸進(jìn)發(fā)展。一輛新型汽車在照明系統(tǒng)中通常都配備了大量LED燈具，通過(guò)電控設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)每一個(gè)LED燈具的啟閉控制，還可以對(duì)燈具明暗進(jìn)行更準(zhǔn)確地把控，該LED前照燈智能化開發(fā)創(chuàng)造了良好的條件。也有由于LED前照燈驅(qū)動(dòng)功率低，能適時(shí)啟動(dòng)而不需要各種復(fù)雜啟用裝置等原因，這也就為開發(fā)智慧型LED前照燈打下了良好的基礎(chǔ)，使得它能夠?qū)崿F(xiàn)智能化開發(fā)。

4.激光大燈方向發(fā)展

激光大燈可能會(huì)取代LED前照燈，成為廣泛使用的一種照明設(shè)備。采用激光大燈既縮小了使用面積又控制了最小能耗，同時(shí)它的冷卻系統(tǒng)和非常簡(jiǎn)單。二是這種照明設(shè)備體積非常精小，確保照明亮度并將發(fā)熱限制在最小范圍內(nèi)。激光大燈照明設(shè)備及系統(tǒng)設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)中，能夠非常靈活地優(yōu)化車體，同時(shí)也能留出較大空間以便于優(yōu)化空氣動(dòng)力學(xué)總體布置和結(jié)構(gòu)。便于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行整懸和調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)位置以達(dá)到空間優(yōu)化這一目標(biāo)。在駕駛采用激光大燈的汽車，駕駛?cè)藛T的視野更加廣闊，便于其遇到危險(xiǎn)和緊急情況時(shí)及時(shí)作出判斷。面向?qū)Ψ降臅?huì)車，使用激光大燈也使燈光可控的范圍更加廣闊，以防炫目引發(fā)各類危險(xiǎn)和安全事故。由于激光大燈的造價(jià)成本高，因此并未廣泛應(yīng)用，僅在一些高端的車型中使用[6]。

5、結(jié)語(yǔ)

據(jù)相關(guān)資料顯示，LED前照燈原型的近光燈照明設(shè)備約達(dá)到了1000光源通量，但是結(jié)合現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，僅有一小部分高端類型汽車在照明系統(tǒng)中會(huì)選擇使用LED前照燈。同時(shí)今后還應(yīng)密切注意LED前照燈散熱管理和全新生產(chǎn)工藝技術(shù)發(fā)展及光學(xué)元件未來(lái)趨勢(shì)，不斷創(chuàng)新生產(chǎn)工藝，并與之合作，搞好散熱管理，光學(xué)元件導(dǎo)入與應(yīng)用。國(guó)內(nèi)汽車領(lǐng)域中所使用的LED前照燈必將向更好的方向邁進(jìn),LED前照燈更趨于智能化和環(huán)保，照明技術(shù)顯著提高，同時(shí)強(qiáng)化LED前照燈在汽車上的使用作用。