LED技術在汽車燈具造型設計中的應用

毛普元

（華晨寶馬汽車有限公司沈陽分公司 110020)

近幾年是隨著汽車行業(yè)的迅速發(fā)展和人們對行車安全的重視，人們對汽車燈具的要求也越來越高。LED燈具有亮度高、易省電等優(yōu)勢，其技術發(fā)展也越來也受到汽車行業(yè)的青睞。在近幾年汽車的設計構造中，LED技術被廣泛運用其中，除了保證汽車足夠的照明，還可以為汽車加強汽車總體的現(xiàn)代感。事實上，LED車燈技術所起到的作用并不僅僅是裝飾，它將是未來汽車照明的發(fā)展方向。LED技術在汽車燈具方面的應用也引領時尚潮流的發(fā)展[1]。

1 汽車燈具的要求及發(fā)展

自世界第一輛汽車誕生之日起，汽車燈具也開始隨之研發(fā)。在最開始時期，汽車燈具主要是由白熾燈構成，但白熾燈亮度比較弱，而且費電。隨著汽車技術的不斷發(fā)展，汽車燈具的要求和種類越來越繁多，例如前照燈、轉向燈、倒車燈、制動燈、高位制動燈、近光燈、遠光燈以及霧燈等，LED燈的出現(xiàn)開始引起汽車設計師的重視。作為汽車安全保障最重要的汽車燈具也相當重要，LED的研發(fā)與應用，很好地避免了汽車在夜間或是光線暗的情況下出現(xiàn)不必要的安全問題[2]。

2 LED技術應用于汽車燈具

目前世界上無論國內國外均以傳統(tǒng)鎢絲燈、鹵素燈的常規(guī)要求作為標準，并沒有獨立的LED車燈燈具的生產標準。所以目前LED車燈制造企業(yè)生產的車燈總成，其設計生產依據(jù)仍多是國標、SAE等標準。為使得LED車燈光源的配光、外形符合傳統(tǒng)標準，LED光源必須設計成三維陣列，通過調整LED發(fā)光方向來達到配光目的，對汽車燈具設計而言是一種新技術。

由于LED光源的單色性，不需加濾色片便可以直接選用不同波長的LED元件，設計成具有不同功能的轉向燈、制動燈或者倒車燈等。不加濾色片也使光的透過率增加，從而提高了光的利用率。另外，用于LED車燈的LED元件為滿足傳統(tǒng)配光標準的要求，角度的選用十分重要。正確的發(fā)光角度意味著，可以使用最少數(shù)量的LED元件，從而達到經濟實用的目的。散熱設計是LED燈具設計工作中至關重要的部份，散熱是否良好決定了燈具的使用壽命是否能達到設定值[3]。

3 LED燈具的優(yōu)點

作為一種新興綠色照明光源，半導體照明正逐漸走進人們生活的各個領域。交通運輸照明成為LED作為照明光源的重要應用市場。目前，LED已應用到汽車內部和外部，尤其是在汽車內部照明，彩色LED的應用已經非常成熟。與普通照明燈具相比，LED燈具具有以下幾個優(yōu)點。

3.1 節(jié)能無污染

LED即發(fā)光二極管，其內部主要為一個PN結。當PN結內的電子與空穴復合時，電子由高能級躍遷到低能級，電子將多余的能量以光子的形式釋放出來，產生電致發(fā)光現(xiàn)象。由于電致發(fā)光是直接將電能轉化為光能，因此能量轉換損失較少。而且LED燈具不含鉛、汞等污染元素，對環(huán)境沒有任何污染。此外，LED燈具光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，廢棄物可回收。它還屬于冷光源，可以安全觸摸和使用。

3.2 燈光色辨別度高

由于LED的光譜接近于日光，所以它的光被物體反射的有效性要比其他光源更容易識別，便于其他駕駛者更容易發(fā)現(xiàn)，提高了行車的安全。即使是晚上，也可以避免因看不清交通標志而發(fā)生事故。

3.3 防止前照燈的眩目

LED的照明較為溫和，與白天的自然光接近，不會使駕駛員因為刺眼而不舒服。有駕駛經驗的人都知道，夜間會車時，對面來車燈光亮度較強時，會造己方駕駛者視覺暫時失明而產生危險。因此LED前照燈在設計時，會將大燈光譜中最藍的部分進行推移，從而避免因為強光導致對面駕駛者眩目。

3.4 其他優(yōu)勢

LED前照燈點亮無延遲，響應時間更快（傳統(tǒng)燈泡則有0.3 s的延遲）；具有更強的抗震性能；發(fā)光純度高，無需燈罩濾光，光波長誤差在10 nm以內；發(fā)光熱量很小，對燈具材料的耐熱性要求不是很高。另外，LED前照燈光束集中，更易于控制，且不需要用反射器聚光，有利于減小燈具的深度；耗電量低，達到傳統(tǒng)燈泡同等的發(fā)光亮度時，耗電量僅為傳統(tǒng)燈泡的6%；具有超長壽命，無燈絲結構，不發(fā)熱，正常使用在6年以上。

4 LED在汽車照明系統(tǒng)上的應用

4.1 LED在前照燈上的應用

將LED應用于汽車前照燈系統(tǒng)中的最直接優(yōu)勢，就是大大縮小前燈系統(tǒng)所需要的空間。目前，由于LED單顆亮度不夠，亮度衰減比較嚴重，其價格也相對比較貴，所以LED現(xiàn)在主要應用于汽車的行車燈、制動燈、位置燈、前后轉向燈、霧燈、倒車燈、高位制動燈以及室內燈和側轉向燈，暫時還沒有完全在汽車的前照燈系統(tǒng)上普及應用。LED前照燈往往由于LED陣列的排布而容易形成明顯的品牌特征，這種極富科技感的前照燈設計，能將車輛的個性化設計和品牌特征完全展現(xiàn)出來，并提高品牌的識別性。

4.2 LED示寬燈造型

示寬燈是提示車輛寬度的燈具，用于傍晚和夜間行駛時，讓別的車輛看見，是歐洲國家強制裝備的燈具。隨著LED技術的普及，LED示寬燈的造型已經成為一款車型的一個重要特征。奔馳CLS的前照燈系統(tǒng)采用了總共71顆LED，近光燈16個，遠光燈8個，轉向燈13個，示寬燈22個，彎道輔助燈2個，其他用途10個。這款全LED大燈的色溫在5 400 K左右，點亮效果接近普通日光，具有良好的光照性，照明效果也十分自然，同時能耗比普通氙燈低，使用壽命甚至能夠達到終身免更換。其22個LED組成的示寬燈，呈c形排列，具有極強的科技感和品牌識別性。這款車型推出以后，帶動了LED在示寬燈上面的發(fā)展，使LED示寬燈的造型成為汽車型又一個重要特征。

4.3 日間行車燈

日間行車燈是指使車輛在白天行駛時更容易被識別的燈具，裝在車身前部。日問行車燈不是照明燈，其作用是為了提醒別的車輛注意，屬于信號燈的范疇。歐盟規(guī)定所有新車必須安裝日間行車燈，此舉也正是大眾公司在LED汽車燈具上大做文章的主要依據(jù)。近年來，大眾公司實施“燈光戰(zhàn)略”，將LED車燈普及，旗下大部分車型在大燈中都裝備了LED日間行車燈。尤其是奧迪，LED日行燈甚至成為了這一時期奧迪的品牌標識。

奧迪的照明系統(tǒng)高級設計師解讀了不同的LED日間行車燈設計所要強調的不同車輛性格： A系車型（比如A4和A5）上的LED日間行車燈，看起來就非常堅決、優(yōu)雅和動感；在Q5和Q7上的燈組設計，則表現(xiàn)出寬厚和充滿力量；而R8的LED日間行車燈，就像是全速奔跑中的公牛的角，充滿生機和自豪。

4.4 霧燈

霧燈安裝在汽車前部和尾部，也是LED被應用較多的位置。在霧天、下雪、暴雨或塵埃彌漫等情況下，霧燈被用來改善車前道路的照明情況。LED前霧燈一般采用光色為橙黃色的光源，后霧燈采用光色為紅色的光源，以警示尾隨車輛保持安全間距。傳統(tǒng)霧燈造型多為圓形、環(huán)形和橫向帶狀形，設計含量不高。奧迪早在2003年底特律車展首次發(fā)布的PikesPeak Quattro概念車，就采用了條狀LED霧燈，這也是世界上首次在霧燈上使用高性能的LED技術。在這款概念車上，LED霧燈的造型設計成狹長的線條，整個霧燈與前保險杠融為一體，設計極具前瞻性。由于LED霧燈集合了亮度和美觀，也成為現(xiàn)代汽車設計的典型特點，因此越來越多的LED霧燈出現(xiàn)在車輛中。

4.5 LED在尾燈上的應用

LED在尾燈設計中中同樣扮演著十分重要的角色。首先LED的應用能減少尾燈系統(tǒng)所需要的空間，從而豐富尾燈形狀的可變性。其次，其特有的光照效能也塑造出現(xiàn)代汽車尾燈明顯的特征。LED憑借其其高質量的發(fā)光純度，為日常行車提供良好的安全保證；LED獨特的塑造性同樣也為汽車尾燈的造型帶來了質的變化。LED燈具往往由于LED陣列排布的特點，容易形成線狀排布，使得尾燈排布舒展而協(xié)調，正好滿足設計師的需求。如大眾輝騰的LED尾燈設計，就是在車身設計中融入時下流行的流線型設計元素，從而使較傳統(tǒng)車燈能更好地與現(xiàn)代設計相匹配，同時展現(xiàn)車輛的個性化設計和品牌特征。

[1]楊熙.LED技術在汽車燈具中的應用[J].科技資訊,2014,12(16):106.

[2]趙夢雄.LED汽車前照燈的應用研究[D].華中科技大學,2013.

[3]吳靜.淺析LED技術在汽車燈具系統(tǒng)中的應用[J].工業(yè)b,2015(5):00224.