LED技術(shù)在汽車燈具中的應(yīng)用探討

摘 要：汽車燈具是機(jī)車行使必不可少的安全部件。近些年來(lái)高亮度發(fā)光二極管（LED）技術(shù)的出現(xiàn)，將LED技術(shù)應(yīng)用在汽車外部照明方面成為可能。LED技術(shù)具有色純度高、使用時(shí)間長(zhǎng)、可靠性強(qiáng)、體積小、相應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)今在汽車燈具方面已經(jīng)得到了更加廣泛的應(yīng)用。自從進(jìn)入21世紀(jì)之后，LED技術(shù)成為汽車行業(yè)的新寵，在制動(dòng)燈、轉(zhuǎn)向燈等方面應(yīng)用非常廣泛。

關(guān)鍵詞：LED技術(shù) 汽車燈具 應(yīng)用 信號(hào)燈 轉(zhuǎn)向燈

中圖分類號(hào)：U463.65 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（a）-0067-01

近些年來(lái)汽車行業(yè)逐漸在發(fā)展壯大，汽車燈具也在出現(xiàn)不同的變化。現(xiàn)今LED已經(jīng)成為了汽車光源方面最新的一代，其因具有非常多的優(yōu)點(diǎn)受到汽車行業(yè)的青睞。

1 汽車燈具的發(fā)展

在1985年世界上第一臺(tái)以汽油機(jī)為動(dòng)力的三輪內(nèi)燃機(jī)車在德國(guó)誕生，從此汽油機(jī)汽車便逐漸發(fā)展。在19世紀(jì)80年代第一盞汽車前照燈（老爺車懸掛式汽燈）被研發(fā)出來(lái)，且在1912年出現(xiàn)第一款電氣前照燈。在早年間前照燈均使用鎢絲白熾燈作為主要材料，之后便逐漸生產(chǎn)出鹵鎢前照燈、高強(qiáng)度氣體放電前照燈，且光的種類也從單一轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄻踊缃鉄?、遠(yuǎn)光燈、前霧燈、后霧燈、轉(zhuǎn)向燈、制動(dòng)燈等一系列種類，在預(yù)防行車的追尾或者轉(zhuǎn)彎時(shí)相撞具有非常重要的意義及關(guān)鍵性作用。

汽車燈具是汽車行駛過(guò)程中非常重要的安全部件。相關(guān)研究資料表明，夜晚或者自然光線不足的情況下交通事故的發(fā)生率為25%，在100多條聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)汽車法規(guī)中關(guān)于汽車燈方面的就有40條左右。且我國(guó)汽車產(chǎn)品的70多個(gè)強(qiáng)制性檢驗(yàn)中關(guān)于車燈檢驗(yàn)的項(xiàng)目就有25個(gè)左右。所以為了提高汽車行駛安全，越來(lái)越多的技術(shù)應(yīng)用在汽車燈具中，在近幾年汽車設(shè)計(jì)中LED技術(shù)在汽車燈具方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，不僅給汽車增加的現(xiàn)代感，同時(shí)其在照明方面也有非常好的表現(xiàn)。

2 LED技術(shù)在汽車燈具上的應(yīng)用

LED技術(shù)是一種場(chǎng)致發(fā)光光源，其是將電能直接轉(zhuǎn)化成光能的半導(dǎo)體器件。LED發(fā)光原理是p-n結(jié)兩端加上正電壓，則p區(qū)中空穴流向n區(qū)；n區(qū)的電子會(huì)流向p區(qū)。且近些年來(lái)隨著電子空穴對(duì)的復(fù)合放出能量，一部分能量轉(zhuǎn)化成光，另一部分能量轉(zhuǎn)化為熱。此種新型固態(tài)冷光在20世紀(jì)60年代被研究出來(lái)，并在儀表、電信等信號(hào)指示獲得初步的應(yīng)用。成為L(zhǎng)ED早期研發(fā)產(chǎn)品的應(yīng)用市場(chǎng)，但是因?yàn)楣馑p、光強(qiáng)度等相關(guān)問(wèn)題不能夠在汽車燈具方面有更加廣泛的應(yīng)用。

80年代后期高亮度發(fā)光二極管技術(shù)出現(xiàn)，使LED技術(shù)在燈具方面的應(yīng)用成為可能。其標(biāo)志性的實(shí)現(xiàn)為在1988年280Z汽車被提出使用ALGaAs紅色高亮度LED作為汽車高位制動(dòng)燈，至此為L(zhǎng)ED技術(shù)進(jìn)入汽車照明市場(chǎng)拉開(kāi)帷幕。在90年代，LED技術(shù)不斷研究和發(fā)展，在1991年有研究學(xué)者研發(fā)出以磷化鋁鎵銦制作的四元素高亮LED。該項(xiàng)發(fā)明為汽車光源LED技術(shù)化鋪平了前進(jìn)的道路。隨著進(jìn)入21世紀(jì)，經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的同時(shí)LED技術(shù)也在不斷前進(jìn)，并且取代了真空熒光、白熾燈等傳統(tǒng)光源，且LED燈組合后在汽車儀表背光燈、閱讀燈、頂燈、操作快關(guān)、門鎖燈等車內(nèi)照明。除此之外LED可靠性強(qiáng)、體積小、響應(yīng)速度快、色純度高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)均得到突顯。近兩年LED車燈在倒車燈、位置燈、制動(dòng)燈、信號(hào)燈、霧燈、牌照燈等方面廣泛使用，逐漸形成LED汽車燈具產(chǎn)業(yè)化。

近些年來(lái)隨著LED技術(shù)發(fā)展，高亮度輸出LED模塊也成功面試，例如OSTAR 白色LED模塊、白色Luxeon LED模塊，讓LED技術(shù)在前照燈上應(yīng)用的可行性大大提高，且引領(lǐng)了新一代前燈技術(shù)潮流。但是因?yàn)槌杀镜南拗?，LED前照燈一般只在豪華高級(jí)車輛上安裝使用。

3 LED技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

LED技術(shù)代替鹵鎢燈、白熾燈完全是因LED本身的特點(diǎn)所決定，其作為一種冷光源LED具有非常多的優(yōu)點(diǎn)。例如節(jié)能環(huán)保、發(fā)光效率高、壽命長(zhǎng)、單色性好、抗震性好、光譜窄、利用率高、應(yīng)用靈活、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。

3.1 節(jié)能環(huán)保

近些年來(lái)LED技術(shù)的發(fā)光效率得到顯著的提升，在2009年白光LED發(fā)光效能達(dá)到了701 m/W，且LED燈具將大部分能量轉(zhuǎn)化為光能，只有小部分轉(zhuǎn)化為熱能。一輛最普通的轎車所有外部燈具均使用白熾燈和鹵鎢燈，總體功率高達(dá)600 W，若是均使用LED燈替換，那么總功率僅有60～100 W，因此可見(jiàn)LED光源節(jié)能潛力非常大。雖然LED技術(shù)在制作方面具有較高的成本，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度可以看出使用LED是汽車燈具技術(shù)進(jìn)步的必然結(jié)果，其將對(duì)整車節(jié)能方面有非常大的貢獻(xiàn)。

3.2 前照燈光色辨別

目前路標(biāo)幾乎都采用被動(dòng)輝光反射的方式。而現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)光譜與日光接近的LED，這便會(huì)使得它發(fā)出的光被物體反射的有效性高于其他光源，使司機(jī)在遠(yuǎn)處便可盡早發(fā)現(xiàn)，提高行車安全，并可以讓司機(jī)在夜晚如白天一樣看清交通標(biāo)志。

3.3 前方照亮防眩

白色LED光源色溫在5500～6000 K，所以白色LED光源比氙氣光源更接近自然光（4800～6000 K），此類光線會(huì)使得駕駛者不會(huì)因光線有疲勞感。相關(guān)研究資料表明，高強(qiáng)度氣體放電等短波階段對(duì)人眼造成眩目效果非常明顯。進(jìn)行HID燈具光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，需將光譜中最差的部分推至其設(shè)計(jì)光型邊緣，因?yàn)檫@些區(qū)域是駕駛?cè)藛T不會(huì)注意的地方，從而降低其對(duì)眼睛的干擾，然而迎面行駛來(lái)的駕駛員在車輛越過(guò)上述區(qū)域時(shí)，藍(lán)光仍然會(huì)引起對(duì)方眩目，從而影響車輛的行車安全。因此在防眩目方面，燈具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在<450 nm波段的光中，增加450～510 nm波段的光，從而降低行駛?cè)藛T的不適感，提高邊緣區(qū)域視覺(jué)。此種方法不僅不會(huì)引發(fā)鄰車或者會(huì)車駕駛?cè)藛T的視覺(jué)障礙，同時(shí)還可確保本車駕駛?cè)藛T的視覺(jué)舒適程度。

4 結(jié)語(yǔ)

LED自從被發(fā)明，便憑借自身的可靠性強(qiáng)、色純度高、體積小等優(yōu)點(diǎn)得到汽車照明行業(yè)的青睞，為當(dāng)代人們打開(kāi)了一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域。即使其成本較高，但在近些年中推出的新車型中LED汽車燈具已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。在不久的將來(lái)，汽車燈具將會(huì)全部使用LED光源。

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