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。
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