ＬＥＤ打造綠色照明光源

LED成為21世紀(jì)的“汽車綠色照明光源”

LED（又稱為半導(dǎo)體發(fā)光二極管）是一種利用電子發(fā)光原理制成的半導(dǎo)體器件，它可直接將電能轉(zhuǎn)化為可變光，具有發(fā)光效率高、壽命長、耗電少、體積小等特點(diǎn)，被稱為21世紀(jì)的“汽車綠色照明光源”。

LED的生產(chǎn)可分為上、中、下游。近幾年，國外LED技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，日本、美國和歐洲的一些企業(yè)，在上游發(fā)光材料上，也就是芯片的制造以及中游的切割、分級(jí)等領(lǐng)域已形成高度技術(shù)壟斷。我國獨(dú)立開發(fā)的大功率LED光源技術(shù)，使下游的封裝環(huán)節(jié)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平，對(duì) LED 光源大范圍應(yīng)用與推廣將產(chǎn)生重要意義。

目前，節(jié)能環(huán)保的綠色產(chǎn)品已經(jīng)成為汽車工業(yè)發(fā)展的主流方向，汽車光源也不例外。從制造工藝上講，生產(chǎn)LED光源所使用的材料不含重金屬，與其他光源相比發(fā)光效率可以提高20%以上。LED作為汽車照明光源不僅兼具環(huán)保性，更重要的是保證安全可靠性。LED的壽命很長，平均無故障工作時(shí)間為10萬小時(shí)，大大超過白熾燈壽命要達(dá)到3000小時(shí)的規(guī)定。LED屬于實(shí)心封裝的固體光源，其抗振動(dòng)性也是其他光源無法比擬的。LED由半導(dǎo)體發(fā)光，點(diǎn)亮的時(shí)間僅在納秒級(jí)。在真人實(shí)車試驗(yàn)中，同一個(gè)人在時(shí)速80公里的情況下開始剎車，LED燈會(huì)比白熾燈反應(yīng)速度快，提前4-5米點(diǎn)亮。這種突出的快速反應(yīng)能力應(yīng)用在尾燈中，可以極大地提高駕駛者的安全。

車用LED光源可分為車內(nèi)LED車燈與車外LED車燈兩大類。車內(nèi)LED主要用于數(shù)位儀表板總成的指示燈背光顯示等，對(duì)LED的角度、色差、亮度、電壓、電流等光學(xué)、電學(xué)性能的一致性和可靠性要求更高。車外LED車燈主要用于剎車燈、前轉(zhuǎn)向燈、后轉(zhuǎn)向燈、側(cè)轉(zhuǎn)向燈、后霧燈與倒車燈等。從安全角度考慮，目前LED應(yīng)用在尾燈上比較多，而前照燈則比較少。

歐洲分析機(jī)構(gòu)預(yù)測，2012年LED燈的市場占有率將會(huì)有大幅提升。但專家強(qiáng)調(diào)，是否大范圍推廣主要還取決于LED光源自身技術(shù)問題的解決。一是光通量有待進(jìn)一步提高。采用LED作為照明光源，必須具有更高的發(fā)光效率。二是LED發(fā)出的光與自然光仍有一定差距。 LED 發(fā)出的光屬于不連續(xù)的光譜，發(fā)出的白光是由黃色光和藍(lán)色光“勾兌”而成，因此其顯色性不高。這也是制約LED應(yīng)用于前照燈的主要原因之一。三是過高的成本影響了LED光源的普及。目前，裝配LED燈還只局限在像銳志、皇冠、凱迪拉克、速騰、榮威等中高檔轎車上。由于對(duì)晶元技術(shù)的不斷改進(jìn)，制造成本目前正在急劇下降，近三年LED的價(jià)格已下降了50%，正朝著高效率、低成本的方向發(fā)展，這為LED向汽車照明領(lǐng)域的全面推廣提供了有利條件。不過，也有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，當(dāng)LED的成本下降到90％，才是其真正普及的時(shí)候。

新的照明方式和新光源的應(yīng)用成為發(fā)展的熱點(diǎn)

汽車照明的發(fā)展長久以來一直圍繞法規(guī)、安全、環(huán)保和造型美觀的要求進(jìn)行。隨著技術(shù)的進(jìn)步，滿足法規(guī)要求對(duì)燈具制造商來說已不是難事，因此各廠家將越來越多的注意力放在安全和環(huán)保方面，即如何提高主動(dòng)安全性及更多采用節(jié)能環(huán)保或可回收材料。同時(shí)，與其他行業(yè)一樣，電子學(xué)、隨動(dòng)系統(tǒng)、各類傳感器在汽車照明領(lǐng)域里的應(yīng)用也越來越廣。因此，新的照明方式和新光源的應(yīng)用成為發(fā)展的熱點(diǎn)。

車內(nèi)環(huán)境以及操作的方便與否是影響駕駛員心理和駕車狀態(tài)的重要因素，因此近年來也出現(xiàn)了多種形式的車內(nèi)照明及照明控制。如通過LED與光導(dǎo)組合實(shí)現(xiàn)手套箱、雜物箱、腳踏位置等處的照明，這些照明考慮了人眼的明暗視覺及顏色適應(yīng)性以最大限度地降低對(duì)駕駛員的影響，同時(shí)兼顧內(nèi)飾的整體造型。智能非接觸照明開關(guān)的應(yīng)用也不斷增多，該開關(guān)可感應(yīng)人手的動(dòng)作差異以實(shí)現(xiàn)不同的照明效果，而對(duì)物品的動(dòng)作則沒有反應(yīng)。目前用于車內(nèi)照明或指示的LED、光導(dǎo)、非接觸開關(guān)等正在向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、人性化的方向發(fā)展。

傳統(tǒng)的汽車前燈通過光源、反射鏡(透鏡)提供兩種照明方式，即遠(yuǎn)光和近光。AFS則是可調(diào)制的光學(xué)系統(tǒng)、電子控制、隨動(dòng)系統(tǒng)和電子地圖(GPS)等的集成，它提供了如城市道路、鄉(xiāng)間公路、高速公路、彎路、惡劣天氣等不同交通環(huán)境條件下的不同照明方式，從而極大地提高了夜間行車安全性和舒適性。歐洲已經(jīng)制定了針對(duì)AFS的法規(guī)。目前，國內(nèi)的很多車型使用氣體放電燈作為前照燈的光源，如奧迪、大眾、本田、豐田、雪鐵龍等都有使用。與鹵素?zé)襞菹啾龋瑲怏w放電燈功耗低(35W)、亮度高(是鹵素?zé)襞莸?倍)、壽命長(與整車壽命相當(dāng))。缺點(diǎn)是成本高，除需配有點(diǎn)火、變壓裝置外，按ECE法規(guī)還需配有燈具清洗裝置、車身姿態(tài)傳感器系統(tǒng)以及燈具自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

天氣、道路狀況千變?nèi)f化，目前普遍使用的單一燈光照度已經(jīng)滿足不了安全性的要求，因此與前照燈一樣，尾燈也在向智能化的方向發(fā)展。如德國海拉公司研制的一款尾燈，其制動(dòng)指示效果會(huì)根據(jù)制動(dòng)加速度、日照等條件自行調(diào)節(jié)，即制動(dòng)加速度大、日照強(qiáng)時(shí)制動(dòng)燈的亮度就高，從而更好地提醒其他駕駛者。

汽車制動(dòng)、轉(zhuǎn)向燈等功能已經(jīng)大規(guī)模使用LED作為光源。LED同樣具有占用空間小、重量輕、造型靈活、功耗低、壽命長、反應(yīng)時(shí)間快等特點(diǎn)，更重要的是其本身的發(fā)展速度也非常迅速。

新的照明方式、新光源、新的加工生產(chǎn)技術(shù)以及新材料的使用會(huì)使汽車照明燈具給人耳目一新的感覺，當(dāng)然也會(huì)使我們的行車更加安全。但同時(shí)值得關(guān)注的是，隨著總線、各類控制器件在汽車上的應(yīng)用日益廣泛，通過與汽車總線、控制器的通信、協(xié)議進(jìn)行工作的照明燈具也逐漸增多，這些勢必會(huì)對(duì)一些燈具制造商和燈具售后市場產(chǎn)生重大影響。

LED光源車燈帶給汽車新的魅力

現(xiàn)在的汽車車燈既有漂亮的組合燈，又有個(gè)性很強(qiáng)的大眼睛燈。它們已經(jīng)擺脫多年以來的呆板形象，變得越來越好看了。各車型的前大燈多為組合式設(shè)計(jì)，將遠(yuǎn)光、近光、轉(zhuǎn)向燈和霧燈等全部設(shè)計(jì)在一個(gè)大燈罩內(nèi)，這其中又分成幾種不同的流派。一類是有懷舊色彩的多盞小圓燈的組合，如奧迪A6、大眾高爾夫、蒙迪歐、賽馬和中華等。另一類是方形燈與圓形燈的組合，如帕薩特B5、寶來、紅旗世紀(jì)星等。還有一類是全部由不規(guī)則的異形燈組合而成的前大燈，如馬自達(dá)323、日產(chǎn)陽光等。和傳統(tǒng)的長方形組合燈相比，“復(fù)古”的獨(dú)立圓形前大燈設(shè)計(jì)，顯得更有靈氣。POLO和奇瑞QQ的前大燈給人留下了很深刻的印象。

尾燈已不是裝飾性零件，它也參與了車身的造型，并成為了車身造型的延長部分。尾燈的變化不僅增加了汽車后半部分的色彩，更重要的是使車尾部變得活潑而富有動(dòng)感。

汽車燈具隨著汽車工業(yè)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、新光源的出現(xiàn)以及人們的審美觀等而不斷改進(jìn)，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜、工藝越來越考究、功能越來越完善。現(xiàn)代汽車燈具已經(jīng)成為一件具有高科技內(nèi)涵的精美工藝品，是汽車的一雙美麗的“大眼睛”。汽車燈具的演變主要經(jīng)歷了四個(gè)階段，而第四代LED汽車光源的出現(xiàn)，給汽車帶來了新的魅力。

LED光源車燈的開發(fā)應(yīng)用與商機(jī)

LED汽車燈具的基本結(jié)構(gòu)由五部分組成，即LED陣列、反光鏡、配光鏡、散熱器和驅(qū)動(dòng)電路。直接與光學(xué)有關(guān)的車燈零件主要有光源、反光鏡和配光鏡三部分，統(tǒng)稱燈光組。車燈的光學(xué)設(shè)計(jì)就是車燈的燈光組設(shè)計(jì)。燈光組的設(shè)計(jì)要考慮兩個(gè)原則：一是符合整車廠對(duì)車燈總體結(jié)構(gòu)和造型的設(shè)想；二是達(dá)到國家規(guī)定的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求。LED光源應(yīng)根據(jù)不同燈具對(duì)光通量的要求，選用不同功率的LED組成LED陣列。反光鏡是為了提高光源的出光率和達(dá)到配光性能要求而專門設(shè)計(jì)的鏡子，其作用是將光源發(fā)出到反射鏡上的光通量按一定分布照射出來。配光鏡的作用是通過本身的花紋將反光鏡反射出的光偏移或散射到需要的位置，以達(dá)到配光的要求。

長期以來，汽車燈具以白熾燈光源為參照物來設(shè)計(jì)燈光，并形成相應(yīng)的軟件。燈光的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)也以此來制訂。LED光源有其自身的特點(diǎn)，LED汽車燈具的設(shè)計(jì)與制造不能簡單套用常規(guī)的方法，必須對(duì)其設(shè)計(jì)和制造方法做修改，同時(shí)制定出與其相適應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

從價(jià)格上看，盡管LED燈與白熾燈相比還是較貴的，但從整個(gè)系統(tǒng)來看，二者的價(jià)格并沒有明顯的差別。隨著超高亮度AlGaAsLED和AlGaInPLED實(shí)用化的發(fā)展，最近幾年，LED的價(jià)格一直在不斷下降，今后降低的幅度還會(huì)更大。

LED汽車燈具的發(fā)展直接與LED光源的發(fā)展相關(guān)聯(lián)。半導(dǎo)體電致發(fā)光現(xiàn)象早在1907年就發(fā)現(xiàn)，由于光很弱，批量生產(chǎn)困難而進(jìn)展緩慢。1968年美國孟山都公司推出光強(qiáng)超過20mcd的GaAsp與GaAs結(jié)構(gòu)的紅色LED，以此為突破點(diǎn)，大大加快了LED的發(fā)展。接著相繼研制出光強(qiáng)達(dá)1000mcd的紅、黃、綠色的LED，在儀表、電信的信號(hào)指示上獲得了初步的應(yīng)用，形成了LED早期的應(yīng)用市場。但由于其光強(qiáng)度、光衰減等性能指標(biāo)問題還無法在汽車燈具中廣泛應(yīng)用。直到1990年美國惠普公司、日本東芝公司推出光強(qiáng)超過1000mcd的InGaAlP與GaAs結(jié)構(gòu)的紅、黃色高亮度的LED和1993年日本日亞公司發(fā)明InGaN與Al2O3蘭、綠色高亮度的LED時(shí)，從技術(shù)上和批量生產(chǎn)上為汽車燈具光源LED化鋪平了道路。1985年LED汽車信號(hào)燈首次出現(xiàn)在客車上，1986年尼桑300ZX型汽車上使用LED高位制動(dòng)燈標(biāo)志著LED汽車燈具時(shí)代正式開始。國際著名汽車品牌如寶馬、凱迪拉克、別克、大眾、福特、奔馳、豐田、三菱、馬自達(dá)和斯柯達(dá)等先后推出LED汽車燈具。

對(duì)于國內(nèi)LED生產(chǎn)企業(yè)來說，伴隨著“國家半導(dǎo)體照明工程”的啟動(dòng)，將迎來一個(gè)重大的市場發(fā)展機(jī)遇。2000年，上海大眾桑塔納2000首先使用LED高位制動(dòng)燈。我國LED汽車燈具每年以70%-80%的速度在增長，2006年的產(chǎn)值超過億元。目前，國際上LED汽車前照燈還處于研發(fā)過程，但已有概念燈具推出。而且除LED前照燈外，其他均已商品化，并已進(jìn)入車燈的智能化控制時(shí)期。我國汽車燈具LED化、智能化水平與國際水平相差五年。未來LED將隨著質(zhì)量的提高和價(jià)格的下降，在汽車中獲得更廣泛的應(yīng)用。

隨著我國汽車工業(yè)的大發(fā)展，汽車電子應(yīng)用不斷擴(kuò)大，從今年預(yù)計(jì)的850萬輛汽車產(chǎn)量來看，國內(nèi)汽車電子市場規(guī)模至少在900-1000億元人民幣。從全球數(shù)據(jù)來看，汽車電子市場前景看好。據(jù)預(yù)測，未來幾年，汽車電子半導(dǎo)體市場將以7.7%的年復(fù)合增長率穩(wěn)定增長，這個(gè)增長率高于全球汽車市場增長率的兩倍。到2010年，預(yù)計(jì)會(huì)有約216億美元的汽車電子半導(dǎo)體產(chǎn)品在汽車中使用。隨著國內(nèi)汽車工業(yè)不斷發(fā)展，汽車電子、電控、電動(dòng)產(chǎn)品占整車比重越來越高，我國未來的汽車電子市場將受到全球業(yè)界關(guān)注。這也是跨國汽車電子巨頭幾年來不斷在國內(nèi)尋找合作伙伴，并將研發(fā)中心向我國轉(zhuǎn)移的原因。目前我國汽車電子產(chǎn)品在所有汽車產(chǎn)品成本中所占的平均比重已經(jīng)超過了10%，但與世界平均水平的25%還有很大差距，這也預(yù)示著中國汽車電子市場的發(fā)展空間巨大。