探析LED 前照燈現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

肖亞紅

湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院 湖南省株洲市 412001

1 引言

社會的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的日漸成熟，促進(jìn)LED 前照燈的發(fā)展。同時數(shù)年的發(fā)展歷程中在技術(shù)驗證與汽車領(lǐng)域及新技術(shù)不斷之后。我國又迎來全新的發(fā)展市場，LED 前照燈被廣泛的應(yīng)用到量產(chǎn)車的入市中，其中具有代表性的事件包括：凱迪拉克生產(chǎn)的新款EscaladePlatinun 成為了業(yè)界優(yōu)先使用LED前照燈的一個代表，是首個量產(chǎn)車車型。此外，豐田凌志系列的LS600h 是全球范圍內(nèi)首個使用LED 前照燈的光源型汽車，但是豐田僅僅在近程光源重視還用了LED，所采用的遠(yuǎn)程光源依舊是是鹵素?zé)?。不過總的來說。結(jié)合上述分析可以看出，LED 前照燈正在被廣泛應(yīng)用和進(jìn)一步推廣，這也再一次證明了LED前照燈的應(yīng)用價值。

2 LED 前照燈的優(yōu)勢分析

LED 前照燈英文名稱之為Light Emiting Diode，其憑借較小的體積和較長的壽命，與低能耗，具有很強的抗振能力，開啟的時間迅速，有著環(huán)保性特征等優(yōu)勢，

逐漸成為當(dāng)下社會汽車光源技術(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，也正是因為這樣LED 前照燈被廣泛的應(yīng)用于汽車照明行業(yè)，這也驗證了一個無可厚非的事實，那就是LED 前照燈的使用和進(jìn)一步發(fā)展是社會發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的一個必然，新生的事物也終結(jié)會取代過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。

使用LED 汽車前照燈有很多明顯的優(yōu)勢，除了實現(xiàn)快速啟動和具有較長的應(yīng)用壽命、低電壓保障電氣安全等，還有十分重要的一點就是LED 前照燈的構(gòu)成包括多個LED 燈具，這使燈具的外界有著很強的塑造性，能夠良好融合到現(xiàn)代化汽車設(shè)計觀念之中，為創(chuàng)造和設(shè)計全新的車型，以及滿足大眾的個性化需求提供了強有力的技術(shù)支撐和物質(zhì)保障。此外LED 燈的體積很小，能源損耗少，有很強的耐震動能力，啟動的時間迅速等等均是LED 前照燈的優(yōu)勢，也正是這些優(yōu)勢使其成為新一代汽車光源技術(shù)的第一選擇。

3 LED 前照燈的發(fā)展現(xiàn)狀分析

3.1 LED 前照燈的發(fā)展現(xiàn)狀

LED 前照燈在汽車中的應(yīng)用一直是一個需要突破的難題。也正是因為這些LED 前照燈的研究與發(fā)展要更加關(guān)注遠(yuǎn)光和近光功能的識別技術(shù)應(yīng)用，盡量提供多個不同種類和大小模塊。結(jié)合汽車所使用的LED 前照燈的照明距離與防眩目功能現(xiàn)實需求，應(yīng)在每個LED 模塊內(nèi)增加一個滿足照明需求的透鏡以及反光鏡，便于滿足不同距離照明需求，也提高照明的強度，不過這在一定程度上增加LED 前照燈的生產(chǎn)成本，是導(dǎo)致其生產(chǎn)成本過高的一個主要原因。

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前照燈照明過程中的散熱問題。由于照明時LED 前照燈的亮度會伴隨溫度的逐漸升高變暗，應(yīng)用壽命也會縮短。所以說熱管理問題也是目前LED 前照燈在遠(yuǎn)光與近光照明時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)動器設(shè)備來應(yīng)對所出現(xiàn)散熱問題及其帶來的弊端。

和普通的鹵素?zé)粝啾萀ED 的燈光光源十分不同，LED 燈的光源為冷光源，因為LED燈這一特征特引發(fā)了車燈材料的變革，帶動車燈材料朝向全新的方向去發(fā)展。前照燈普遍使用的材料為各類耐熱性材料，具有代表性的有PAR 材料、PBT 材料和HTPC 材料等，這些材料的性能很好，將增加生產(chǎn)成本，因此可以使用ABS 與PC 材料取代，此外也可以廣泛使用樹脂類材料來取代金屬材料。這樣利于控制生產(chǎn)成本的最低，避免使用金屬材料過程中，使用到一些不環(huán)保手段和工藝，增加防腐工作量。一些設(shè)計師也嘗試把LED光源作為一個普通類型的電子元器件來看待，就好似看待筆記本電腦里的一個芯片一般。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，出現(xiàn)散熱體系設(shè)計不科學(xué)問題，無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)計人員為了良好解決這一問題，引入和使用了對流設(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 也采用了風(fēng)扇散熱與導(dǎo)流泵這一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但是因為所用的散熱器設(shè)備和泵專用品增加經(jīng)濟支出，進(jìn)而提高了成本。為了改善現(xiàn)狀，進(jìn)一步發(fā)展LED 前照燈，各企業(yè)還需加大研究力度著手解決LED 前照燈遇到的散熱問題以及成本過高等問題，做好散熱系統(tǒng)的設(shè)計，控制成本最低，以此為LED 前照燈的發(fā)展創(chuàng)設(shè)有利條件和最佳環(huán)境。

3.2 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，運用該方式對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 前照燈照明時所散發(fā)出來的光纖會朝向半個球的方向陸續(xù)發(fā)射，所以，整個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 前照燈的整個系統(tǒng)中就包含豐富光源，為了確保LED 光軸有明確的方向與目標(biāo)導(dǎo)向，前照燈系統(tǒng)內(nèi)的不同構(gòu)成部分所對應(yīng)的位置應(yīng)該做到相對精準(zhǔn)。二是散熱問題，因為前照燈系統(tǒng)與發(fā)動機機艙相接近，因此，汽車前照燈的設(shè)計環(huán)節(jié)也要考慮到散熱的問題，配合做好散熱相關(guān)工作。如，使用散熱部件與內(nèi)置的風(fēng)扇，能夠為散熱效果做保障。三是功率的消耗方面，汽車LED 前照燈中十分常見的為日間使用的照明燈，一旦汽車的發(fā)電機開始運行，那么日間行車就會開啟照明燈，照明燈可以提供一個低光輸出，還能夠在這期間消耗數(shù)量的燃油，不過燃油的消耗水平是很低的，通常在九瓦左右波動。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），具有更高的舒適性，有效避免汽車駕駛?cè)藛T在駕駛期間的光疲勞等問題發(fā)生。

4 析LED 前照燈未來的發(fā)展趨勢分析與前景

在科學(xué)技術(shù)的推動下，近幾年的時間里L(fēng)ED 前照燈將朝向全新的方向發(fā)展，嘗試使用各類新技術(shù)開發(fā)新一代的LED，力求在促進(jìn)LED 燈良好發(fā)展的基礎(chǔ)上，降低LED 的成本支出，不斷提高效益，也要增強LED 前照燈的質(zhì)量與應(yīng)用性能。

4.1 OLED

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

具備自發(fā)光的性能，并不需要其他光源系統(tǒng)的協(xié)助和支撐，同時其厚度僅有一點四毫米。估計在未來的幾年時間里照明燈燈具會更加的精美和小巧，并不會占用過多的空間，同時在體積方面和普通的LED 照明產(chǎn)品相比也更具優(yōu)勢。這樣不僅方便了照明燈具的安裝，也便于維修，減少了后期維修費用的投入，更具經(jīng)濟性；（2）和LED 的點光源相對比，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，實現(xiàn)了無極調(diào)光，并且不會投射任何的陰影。而且OLED 的照明效果也十分均勻，明暗良好相互輝映，還可以獲得動態(tài)化的效果。

4.2 朝向環(huán)保節(jié)能方向發(fā)展

LED 前照燈目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到各類照明環(huán)境內(nèi)，而且伴隨我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和更新?lián)Q代，伴隨光效的不斷提高，使其在實際應(yīng)用過程中發(fā)揮著更大能效和更多優(yōu)勢。LED 的本質(zhì)就是發(fā)光二極管，其發(fā)光的原理為電帶動發(fā)光，如果外加正向電壓，此時電子和空穴復(fù)合共同釋放大量能量，另一部分能量則是利用光子的形式不斷釋放，以此來產(chǎn)生和形成光束。因為LED 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)，更不會產(chǎn)生過多熱能。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)勢分析中我們也可以了解到，也正是因為其是冷光源決定其具備較好的環(huán)保性與安全性。

4.3 朝向智慧型汽車前照燈方向發(fā)展

經(jīng)過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期。LED 的體積小，同時發(fā)光的面積很小，能夠作為點光源來進(jìn)行配光與設(shè)計，這在一定程度上降低設(shè)計難度。盡管從整體角度來說，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。針對于此，未來LED 前照燈將逐步朝向智能化方向逐步發(fā)展。一款新型汽車的照明系統(tǒng)內(nèi)一般會有豐富的LED 燈具，利用電控設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)對每顆LED 燈具開啟和關(guān)閉的控制，也能夠?qū)艟呙靼祵嵤┹^為精準(zhǔn)的控制，這位LED 前照燈的智能化發(fā)展創(chuàng)造有利條件。還有就是因為LED 前照燈的驅(qū)動功率較小，可以及時被啟動，并不需要各類復(fù)雜的啟用設(shè)備等等，也為智慧型LED 前照燈的發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)，使其智能化發(fā)展成為可能。

4.4 激光大燈方向發(fā)展

激光大燈可能會取代LED 前照燈，成為廣泛使用的一種照明設(shè)備。使用激光大燈不僅減小了使用面積，也控制能耗的最低，而且其冷卻系統(tǒng)與十分簡單。其次，該照明設(shè)備的尺寸十分精小，保障了照明的亮度，把發(fā)熱控制到最低。激光大燈照明設(shè)備與系統(tǒng)的設(shè)計人員在設(shè)計時，可以十分靈活的對車體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，還可以預(yù)留出更多的空間，便于對空氣動力學(xué)的整體布局與結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。方便了設(shè)計人員的整懸及發(fā)動機位置的調(diào)整，實現(xiàn)空間優(yōu)化這一目的。在駕駛采用激光大燈的汽車，駕駛?cè)藛T的視野更加廣闊，便于其遇到危險和緊急情況時及時作出判斷。面向?qū)Ψ降臅?，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)各類危險和安全事故。由于激光大燈的造價成本高，因此并未廣泛應(yīng)用，僅在一些高端的車型中使用。

5 結(jié)語

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)狀來說，僅有一小部分高端類型汽車在照明系統(tǒng)中會選擇使用LED 前照燈。如，知名汽車品牌豐田汽車在豐田普瑞斯系列汽車中就應(yīng)用了LED 前照燈，不僅節(jié)省了成本，也控制能源的損耗，形成很多豐富光線，保障LED 前照燈使用的前十五年中前照燈的應(yīng)用壽命達(dá)到約90%。經(jīng)濟成本問題是制約LED 前照燈發(fā)展的一個主要問題，未來伴隨汽車產(chǎn)能的不斷擴大，成本將被有效控制，大幅度減少。與此同時，未來也要密切關(guān)注LED 前照燈的散熱管理與全新的生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展，以及光學(xué)元件的未來發(fā)展趨勢，不斷創(chuàng)新生產(chǎn)工藝和配合做好散熱管理及光學(xué)元件的引進(jìn)和使用。我國汽車領(lǐng)域應(yīng)用的LED 前照燈將朝向更好的方向發(fā)展，LED前照燈會更加的智能化與環(huán)保化，照明技術(shù)得到明顯提升，也增強了LED 前照燈的應(yīng)用功能。