LED在汽车车灯产业中的应用

戴贝

摘 要：为汽车行驶必不可少的安全部件，汽车灯具在汽车主动安全方面的作用至关重要。80年代后期伴随高亮度发光二级管技术的出现，LED在汽车外部照明的应用成为可能。LED可靠性强、使用寿命长、色纯度高、响应速度快、体积小便于设计等优点，使其在车外照明方面得到越来越普遍的应用。进入21世纪，LED车灯已经成为汽车潮流的新宠，被广泛应用于转向灯、制动灯等信号灯具上，并应用于前照灯。

关键词：LED 汽车外部照明 信号灯

中图分类号：U463.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（c）-0089-01

首先LED车灯是指采用LED（发光二极管）为光源的车灯。因为LED具有亮度高、颜色种类丰富、低功耗、寿命长的特点，所以LED被广泛应用于汽车领域。

关于LED的车灯种类很多，其中最常见为内部车灯和外部车灯。外部车灯包括前照灯、雾灯、牌照灯、倒车灯、制动灯、转向灯、示位灯、示廓灯、驻车灯和警示灯和日间行车灯。常见的内部灯具有顶灯、阅读灯、行李厢灯、门灯、踏步灯、仪表照明灯、工作灯、仪表板警指示灯等。

1 使用LED为车灯光源有很多优点

节能：LED汽车灯是冷光源，总体来说耗电量低，消耗的功率不超过1W，效率高，较少额外损耗，比起传统灯的复杂散热系统，可以看出LED灯的热损耗要小得多，转换效率可达到85%以上，尤其适合未来汽车注重节能的设计理念。

环保：光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，可以安全触摸，属于典型的绿色照明LED光源。

寿命长：灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，在恰当的电流和电压下，使用寿命可达6～10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。

高亮度，耐高温。

体积小，重量轻，，可以实现更小巧精致的灯具，为其他的车型设计节约更多空间。

稳定性能好，抗LED震性能強：树脂封装，不易碎裂，容易储藏和运输。

LED灯属于但色性很好的光源，没有红外线，紫外线等其他光线，热量、辐射很少，适合汽车室内照明、背光应用需求。

响应速度快，不同于传统白炽光，HID灯需要较长的驱动点亮延迟，更实时反映车况和路况，留给驾驶者更长的判断时间，减少汽车安全事故。

LED在车灯应用方面有很高的技术挑战性，其驱动方式可采用电阻限流、线性稳压器和开关型变换器3类。电阻限流方案适用于效率低的应用场合，所以对效率要求极高，输入电压范围宽的汽车照明上不采用此方法；线性稳压器适应于低电流或LED 正向压降稍低于电源电压的场合，但同样存在效率和输入电压范围小的问题；开关型变换器具有电路拓扑灵活、效率高和输入电压宽的特性。因此，综合考虑工作效率、安装尺寸、静态电流、工作电压、噪声和输出调节等因素后，驱动电路多采用开关型变换器。

2 分立式LED驱动电源

其中分立式LED驱动电源最为主要。用恒压源驱动不能保证LED亮度的一致性，并且影响LED的可靠性、寿命和光衰。因此，LED必须使用恒流源驱动。大多数LED都有规定的电流值，可以使用配置为恒流源的线形稳压器来驱动，线性稳压器具有减少零部件数和降低电磁干扰（EMI）的优点，但在效率和热耗方面有严重的弊端，不适合大功率应用，用开关式电源（SMPS）则更适合在各种应用中。

目前采用SMPS模式LED驱动电源是市场主流，同时也分为分离器件组合方式和IC集成方式，IC集成模式如台湾聚积科技（MacroBlock）、Zetex（Diodes）、TI和NSC等，主要特点是内置MOSFET及其驱动电路，同时有些集成了多路驱动、自动调光和各种保护功能等，应用电路简单，体积小，易于控制成本，但是由于这种应用驱动电流小，设计不够灵活，控制精度不高，不能实现升压模式等原因，在多数汽车电子应用中有很大局限性，而采用PWM控制芯片及外置MOSFET实现的分离模式则可以实现汽车电子中大功率，高效率以及高稳定性的应用，它可以通过不同的拓扑结构，结合LED对电压，电流和功率的需求，实现符合系统的整体目标。在成本上也会随着用量逐步降低。

3 LED的车灯发展前景

现在浅谈一下LED的车灯发展前景，汽车LED灯在国内汽车上的使用率不足1%，与汽车LED灯使用率达30%的瑞士等国家相比有较大差距。LED灯具在中国市场发展主要阻力是成本问题。LED芯片生产技术难度大，门槛高，养晶过程的温度，湿度，供电，除尘要求十分严格，所以初期需要投入巨资建工厂。

目前LED芯片的主要产地为我国台湾，占有LED市场的47%，而在中国大陆的LED厂多为树脂封装加工，芯片需要大量进口导致成本过高的主要原因。国内汽车行业的制造商及消费者对LED车灯的认识不够，习惯于用LED车灯与传统车灯进行成本比较，影响了LED车灯产业快速发展的步伐，同时，也助长了一些作坊式加工企业以价低质劣的产品混入LED车灯市场。

目前制造LED汽车灯的主要制造商有：飞利浦照明，点亮科技，汇诚光电。。等多家专业制造产商。随着LED技术的不断更新及LED车灯技术发展现状与趋势来讲，我国LED高位制动灯将进一步普及，价格稳步下降，LED后制动灯、转向灯和雾灯开始商品化，LED汽车灯具向个性化和艺术化方向发展，同时LED智能控制系统也将快速发展。

2012年全球汽车传统光源照明占整个照明光源总产量的10%左右，因此车用市场是最被看好的LED照明细分市场。目前LED已应用到汽车内部和外部，尤其是在汽车内部照明，彩色LED的应用已经非常成熟，例如用仪表灯、背光照明开关、汽车阅读灯或抬头显示系统等；汽车外部，主要是组合型LED尾灯，例如刹车灯、转向灯、停车灯组合而成的。专家认为，至2013年，全球所有汽车尾灯95%以上将会采用led尾灯。汽车led尾灯的整个市场规模将达到每年23亿元的产值。

另外，汽车尾灯的未来发展市场也将改变。欧洲市场需求将不再旺盛，全球80%的汽车LED尾灯产品是要卖到中东、南美等新兴市场。来自南亚、拉美、大洋洲、中东等新兴市场汽车尾灯的市场份额将成倍增长。

参考文献

[1]中国半导体照明网.LED基本理论知识[EB/OL].2005-09-14.

[2]屠其非，周伟.LED用于汽车信号灯的展望[A]//“世纪之光”学术研讨会论文集专辑，2000：70-72.

[3]斐虹.汽车中的LED光源[J].光电技术，2005，46（2）：7-10.

[4]龙奇，陈大华.LED汽车前照灯[J].中国照明电器，2004（2）：25-29.

[5]Dr.Coaton，Dr.Marsdea，著.光源与照明[M].4版.陈大华，胡荣生，译.上海：复旦大学出版社，2000.