LED前照車燈現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究

摘要：LED前照燈有著光效高，及啟動方便和光效提升空間較大的優(yōu)勢。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略低。當高電壓狀態(tài)時能夠滿足不同范圍照明現(xiàn)實需求。隨著汽車在廣大人民群眾生產生活當中的不斷推廣，保證汽車能夠安全穩(wěn)定地運行至關重要。當前汽車前照燈廣泛應用于汽車內部構造當中，其作為汽車上最主要的應用部件，對于前照燈質量以及性能等方面都給予了較為苛刻的要求。它不僅推動了LED前照燈在汽車上的應用，而且對于提高汽車性能和安全行駛起到了至關重要的作用。文章就LED前照燈的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行探析，試圖通過分析來增加人們對于LED前照燈研究狀況的認識，并把握其今后發(fā)展的主要動向。

關鍵詞：LED前照燈現(xiàn)狀發(fā)展趨勢研究

1、引言

社會的發(fā)展，科學技術的日漸成熟，促進LED前照燈的發(fā)展。同時數年的發(fā)展歷程中在技術驗證與汽車領域及新技術不斷之后。我國又迎來全新的發(fā)展市場，LED前照燈被廣泛的應用到量產車的入市中，這也再一次證明了LED前照燈的應用價值。

2、LED前照燈的優(yōu)勢分析

LED前照燈英文名稱之為LightEmitingDiode，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，逐漸成為當下社會汽車光源技術首要選擇之一。在半導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前照燈的使用和進一步發(fā)展是社會發(fā)展和科學技術進步的一個必然，新生的事物也終結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[1]。

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前照燈的構成包括多個LED燈具，具有較強塑造性的外部燈具可以很好地融入現(xiàn)代化汽車設計觀念中，從而為打造與設計出嶄新的汽車，滿足廣大人民群眾個性化需求提供有力的技術支撐與物質保證。另外,LED燈體積小、能源損耗小、耐震動能力強、起動時間快等都是LED前照燈所具備的優(yōu)點，正是這些優(yōu)點使得它成為下一代汽車光源技術發(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)過程中應更注重遠、近光功能識別技術的運用，并盡可能多地提供幾種不同類型、不同尺寸的模塊。考慮到汽車所用LED前照燈照明距離和防眩目功能的實際需要，應該在各LED模塊中加裝符合照明要求的透鏡和反光鏡，本實用新型方便滿足了人們對不同距離處照明的要求，同時還增強了照明的力度，但這從某種程度上加大了LED前照燈生產的成本，同時也是造成其生產成本過高的重要因素。

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、良好性能的驅動器設備來應對所出現(xiàn)散熱問題及其帶來的弊端。

與一般鹵素燈相比較LED在燈光光源上很不一樣,LED燈是冷光源，由于LED燈這個特點特觸發(fā)車燈材料改變，導致車燈材料向一個嶄新方向發(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，會使生產成本提高，故可采用ABS和PC材料代替，另外還可廣泛應用樹脂類材料代替金屬材料。這有利于控制生產成本最低，以免在采用金屬材料時，采用了某些不環(huán)保的手段與技術，加大了防腐工作量。有些設計師還試圖將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計，出現(xiàn)散熱體系設計不科學問題，無法良好控制前照燈燈腔內的溫度。

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前照燈的設計人員為了良好解決這一問題，引入和使用了對流設備，使LED散熱系統(tǒng)內散發(fā)的熱被良好的驅散，也消除了水霧。應用專用導流泵設備能夠把熱量導入到前照燈面罩區(qū)域。

AUDIR88還使用風扇散熱及導流泵這種系統(tǒng)結構，但由于使用散熱器設備及泵專用品而加大經濟支出又使成本增加。為改善目前狀況，進一步大力發(fā)展LED前照燈事業(yè)，企業(yè)也需要加強研究，開始解決LED前照燈所遇到的散熱和成本過高問題，搞好散熱系統(tǒng)設計工作，以最小的控制成本作為LED前照燈研制創(chuàng)造良好的條件和最佳環(huán)境。

2.LED技術在汽車前照燈系統(tǒng)的應用

一是配光技術的運用，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給出更為嚴格要求。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導向，在前照燈系統(tǒng)內部不同組成部分對應位置要達到比較準確。其次是散熱，由于前照燈系統(tǒng)距離發(fā)動機機艙較近，所以在汽車前照燈設計環(huán)節(jié)中還應考慮散熱問題并協(xié)同完成散熱有關工作。例如采用散熱部件和內置風扇可以對散熱效果起到保證作用。從功率消耗來看，汽車LED前照燈非常常見的就是白天使用照明燈，當汽車發(fā)電機啟動后，照明燈就會在白天行駛中開啟，照明燈可以提供低光輸出或者在這段時間內消耗油量，但是消耗的油量水平比較低，通常會在9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），本實用新型舒適性較高，有效地避免了汽車駕駛人員行車過程中出現(xiàn)光疲勞現(xiàn)象等[4]。

4、析LED前照燈未來的發(fā)展趨勢分析與前景

在科技的帶動下,LED前照燈在最近幾年內會向一個嶄新的方向邁進，并試圖利用各種新技術來研制下一代LED，爭取在推動LED燈更好發(fā)展、減少LED成本支出、持續(xù)提升效益的同時，還應加強LED前照燈品質和應用性能。

1.OLED

科學技術的發(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計提供全新的設計思路和方案，因為OLED有著照明十分均勻和不會出現(xiàn)嚴重的眩光及陰影等問題，因此其較為適合被應用到汽車的信號燈與尾燈等照明中。

OLED有著如下兩種優(yōu)獨特優(yōu)勢：

（1）具有自發(fā)光特性，不需要其他光源系統(tǒng)輔助或支持，而它只有一點四毫米厚。據估計，今后若干年內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照明產品更有優(yōu)勢。這既有利于照明燈具安裝又有利于維護，降低后期維護費用投入且更具有經濟性；

（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，其光質的均勻性很好，實現(xiàn)了無極調光，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[5]。

2.朝向環(huán)保節(jié)能方向發(fā)展

LED前照燈現(xiàn)已廣泛應用于各種照明環(huán)境中，并且隨著我國科技的發(fā)展與更新，隨著光效也越來越高，使得其在實踐中發(fā)揮出了較大的能效，具有較大的優(yōu)越性。LED實質上是一種發(fā)光二極管，它的發(fā)光原理是電驅動發(fā)光，若加上正向電壓，這時電子與空穴復合就會放出大量的能量，另一部分能量以光子形式持續(xù)釋放從而產生并形成光束。因為LED發(fā)光充分利用了電能，良好的把電能轉換成光能，因此在發(fā)光環(huán)節(jié)并不會產生嚴重污染。LED等的光源不含有汞元素和鉛元素等各類污染物質，更不會產生過多熱能。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。

3.朝向智慧型汽車前照燈方向發(fā)展

經過乙炔燈與白熾燈和鹵素燈等燈源發(fā)展歷程之后，車燈已經進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行配光與設計，這在一定程度上降低設計難度。盡管從整體角度來說，LED前照燈的應用取得一定成效，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前照燈在今后會逐漸向智能化的方向漸進發(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，通過電控設計可以實現(xiàn)每一個LED燈具的啟閉控制，還可以對燈具明暗進行更準確地把控，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前照燈驅動功率低，能適時啟動而不需要各種復雜啟用裝置等原因，這也就為開發(fā)智慧型LED前照燈打下了良好的基礎，使得它能夠實現(xiàn)智能化開發(fā)。

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，同時它的冷卻系統(tǒng)和非常簡單。二是這種照明設備體積非常精小，確保照明亮度并將發(fā)熱限制在最小范圍內。激光大燈照明設備及系統(tǒng)設計者在設計中，能夠非常靈活地優(yōu)化車體，同時也能留出較大空間以便于優(yōu)化空氣動力學總體布置和結構。便于設計人員進行整懸和調整發(fā)動機位置以達到空間優(yōu)化這一目標。在駕駛采用激光大燈的汽車，駕駛人員的視野更加廣闊，便于其遇到危險和緊急情況時及時作出判斷。面向對方的會車，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)各類危險和安全事故。由于激光大燈的造價成本高，因此并未廣泛應用，僅在一些高端的車型中使用[6]。

5、結語

據相關資料顯示，LED前照燈原型的近光燈照明設備約達到了1000光源通量，但是結合現(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。同時今后還應密切注意LED前照燈散熱管理和全新生產工藝技術發(fā)展及光學元件未來趨勢，不斷創(chuàng)新生產工藝，并與之合作，搞好散熱管理，光學元件導入與應用。國內汽車領域中所使用的LED前照燈必將向更好的方向邁進,LED前照燈更趨于智能化和環(huán)保，照明技術顯著提高，同時強化LED前照燈在汽車上的使用作用。