探析LED 前照燈現狀與發展趨勢

肖亞紅

湖南汽車工程職業學院 湖南省株洲市 412001

1 引言

社會的發展，科學技術的日漸成熟，促進LED 前照燈的發展。同時數年的發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展市場，LED 前照燈被廣泛的應用到量產車的入市中，其中具有代表性的事件包括：凱迪拉克生產的新款EscaladePlatinun 成為了業界優先使用LED前照燈的一個代表，是首個量產車車型。此外，豐田凌志系列的LS600h 是全球范圍內首個使用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，所采用的遠程光源依舊是是鹵素燈。不過總的來說。結合上述分析可以看出，LED 前照燈正在被廣泛應用和進一步推廣，這也再一次證明了LED前照燈的應用價值。

2 LED 前照燈的優勢分析

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，有著環保性特征等優勢，

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，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展是社會發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燈具，成為第四代其次照明系統的照明光源。

使用LED 汽車前照燈有很多明顯的優勢，除了實現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，這使燈具的外界有著很強的塑造性，能夠良好融合到現代化汽車設計觀念之中，為創造和設計全新的車型，以及滿足大眾的個性化需求提供了強有力的技術支撐和物質保障。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 前照燈的優勢，也正是這些優勢使其成為新一代汽車光源技術的第一選擇。

3 LED 前照燈的發展現狀分析

3.1 LED 前照燈的發展現狀

LED 前照燈在汽車中的應用一直是一個需要突破的難題。也正是因為這些LED 前照燈的研究與發展要更加關注遠光和近光功能的識別技術應用，盡量提供多個不同種類和大小模塊。結合汽車所使用的LED 前照燈的照明距離與防眩目功能現實需求，應在每個LED 模塊內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 前照燈的生產成本，是導致其生產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，我們不難發現LED 前照燈的散熱問題依舊是一個十分棘手的問題。伴隨LED 前照燈的不斷發展，現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散熱問題及其帶來的弊端。

和普通的鹵素燈相比LED 的燈光光源十分不同，LED 燈的光源為冷光源，因為LED燈這一特征特引發了車燈材料的變革，帶動車燈材料朝向全新的方向去發展。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。這樣利于控制生產成本的最低，避免使用金屬材料過程中，使用到一些不環保手段和工藝，增加防腐工作量。一些設計師也嘗試把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。其所產生的熱量只與其功率有一定的聯系，但是忽略散熱體系設計，出現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 散熱系統內散發的熱被良好的驅散，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域。AUDIR88 也采用了風扇散熱與導流泵這一系統結構，但是因為所用的散熱器設備和泵專用品增加經濟支出，進而提高了成本。為了改善現狀，進一步發展LED 前照燈，各企業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，做好散熱系統的設計，控制成本最低，以此為LED 前照燈的發展創設有利條件和最佳環境。

3.2 LED 技術在汽車前照燈系統的應用

一是配光技術的運用，在LED 前照燈照明系統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出來的光纖會朝向半個球的方向陸續發射，所以，整個LED 系統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 前照燈的整個系統中就包含豐富光源，為了確保LED 光軸有明確的方向與目標導向，前照燈系統內的不同構成部分所對應的位置應該做到相對精準。二是散熱問題，因為前照燈系統與發動機機艙相接近，因此，汽車前照燈的設計環節也要考慮到散熱的問題，配合做好散熱相關工作。如，使用散熱部件與內置的風扇，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，有效避免汽車駕駛人員在駕駛期間的光疲勞等問題發生。

4 析LED 前照燈未來的發展趨勢分析與前景

在科學技術的推動下，近幾年的時間里LED 前照燈將朝向全新的方向發展，嘗試使用各類新技術開發新一代的LED，力求在促進LED 燈良好發展的基礎上，降低LED 的成本支出，不斷提高效益，也要增強LED 前照燈的質量與應用性能。

4.1 OLED

科學技術的發展與不斷創新，為我們帶來全新的事物——OLED，OLED 的出現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。

具備自發光的性能，并不需要其他光源系統的協助和支撐，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 照明產品相比也更具優勢。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，還可以獲得動態化的效果。

4.2 朝向環保節能方向發展

LED 前照燈目前已經被廣泛的應用到各類照明環境內，而且伴隨我國科學技術的不斷發展和更新換代，伴隨光效的不斷提高，使其在實際應用過程中發揮著更大能效和更多優勢。LED 的本質就是發光二極管，其發光的原理為電帶動發光，如果外加正向電壓，此時電子和空穴復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，以此來產生和形成光束。因為LED 發光充分利用了電能，良好的把電能轉換成光能，因此在發光環節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，與傳統光源相比，LED 的光源是冷光源，這在上文關于LED 前照燈優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保性與安全性。

4.3 朝向智慧型汽車前照燈方向發展

經過乙炔燈與白熾燈和鹵素燈等燈源發展歷程之后，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展。一款新型汽車的照明系統內一般會有豐富的LED 燈具，利用電控設計能夠實現對每顆LED 燈具開啟和關閉的控制，也能夠對燈具明暗實施較為精準的控制，這位LED 前照燈的智能化發展創造有利條件。還有就是因為LED 前照燈的驅動功率較小，可以及時被啟動，并不需要各類復雜的啟用設備等等，也為智慧型LED 前照燈的發展奠定良好基礎，使其智能化發展成為可能。

4.4 激光大燈方向發展

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。使用激光大燈不僅減小了使用面積，也控制能耗的最低，而且其冷卻系統與十分簡單。其次，該照明設備的尺寸十分精小，保障了照明的亮度，把發熱控制到最低。激光大燈照明設備與系統的設計人員在設計時，可以十分靈活的對車體進行優化設計，還可以預留出更多的空間，便于對空氣動力學的整體布局與結構進行優化設計。方便了設計人員的整懸及發動機位置的調整，實現空間優化這一目的。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。

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，但是結合現狀來說，僅有一小部分高端類型汽車在照明系統中會選擇使用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用了LED 前照燈，不僅節省了成本，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用壽命達到約90%。經濟成本問題是制約LED 前照燈發展的一個主要問題，未來伴隨汽車產能的不斷擴大，成本將被有效控制，大幅度減少。與此同時，未來也要密切關注LED 前照燈的散熱管理與全新的生產工藝技術的發展，以及光學元件的未來發展趨勢，不斷創新生產工藝和配合做好散熱管理及光學元件的引進和使用。我國汽車領域應用的LED 前照燈將朝向更好的方向發展，LED前照燈會更加的智能化與環保化，照明技術得到明顯提升，也增強了LED 前照燈的應用功能。