LED技术在汽车灯具中的应用

杨熙

摘 要：随着我国汽车行业的发展，汽车也开始普遍人们的生活，随之也带动汽车灯具的快速发展与需求量的扩大，众所周知，汽车灯具也是决定了汽车行驶中的安全的关键。随着LED照明灯具的逐步发展，LED灯具照明开始替代普通照明，2009年，LED开始在发达国家进入主照明普及。由于LED灯体现出其光效高（能耗小），寿命长的特点，开始被人们所接受，也开始被用于汽车灯具中，尤其是照明灯、转向灯等的应用。本文主要从汽车灯具的发展、LED技术的优点以及LED技术在汽车灯具中的应用方面进行探讨。

关键词：LED技术 汽车灯具 应用

中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（a）-0106-01

近几年是随着汽车行业的迅速发展和人们对行车安全的重视，由于LED灯具有亮度高、易省电等优势，人们对汽车灯具的要求也越来越高，LED技术的发展也越来也受到汽车行业的青睐。在近几年汽车的设计构造中，LED技术也被运用其中，除了保证汽车足够的照明还可以为汽车加强汽车总体的现代感，事实上，LED车灯技术所起到的作用并不仅仅是装饰，它将是未来汽车照明的发展方向。LED技术在汽车灯具方面的应用也引领时尚潮流的发展。

1 汽车灯具的要求及发展

1885年德国工程师卡尔.本茨在曼海姆制成了的一辆汽车，该车为三轮，采用一台两冲程单缸0.9马力的汽油机，具备现代汽车的基本特点。随之汽车灯具也开始研发，在最开始时期，汽车灯具主要是由白炽灯构成，由于白炽灯亮度弱费电等特点。随着灯具的要求和种类越来越繁多，例如前照灯、转向灯、倒车灯、高位刹车灯、近光灯、远光灯等，LED灯的出现开始引起汽车设计师的重视。我们都知道，汽车的安全行驶是很重要的关键，然而汽车灯具在其中起到了关键的作用，有关调查数据说明，发生车祸的几率较大的时间大部分是在晚上或是光线不强的时候。引起了国家有关部门对灯具的重视，所以要提高汽车的安全行驶首先就要提高汽车灯具的技术含量。作为汽车安全保障最重要的汽车灯具也相当重要，LED的研发与应用，更好的避免了汽车在夜间或是光线暗的情况下出现不必要的安全问题。

2 LED技术应用于汽车灯具

LED车灯的标准与设计目前世界上无论国内国外均以传统钨丝灯，卤素灯的常规要求作为标准，并没有独立的LED车灯灯具的生产标准。所以目前LED车灯制造企业生产的车灯总成设计生产依据仍多是国标、SAE等标准，为使得LED车灯光源的配光、外形符合传统标准，LED光源必须设计成三维阵列，通过调整LED发光方向来达到配光目的，对汽车灯具设计而言是一种新技术。由于LED光源的单色性，不需加滤色片便可以直接选用不同波长的LED元件设计具有不同功能的转向灯，制动灯，倒车灯等。不加滤色片也更使光的透过率增加（使用透明聚碳酸脂或有机玻璃的滤光罩透光率达92%～95%），从而提高了光的利用率。另外，用于LED车灯的LED元件为满足传统配光标准的要求，角度的选用十分重要，正确的发光角度意味着可以使用正确数量的LED元件以达到经济实用的目的。由于LED侧向散光少，灯具的反射杯作用比用传统灯泡更不明显，故LED光源阵列的分布要分散，与传统灯泡恰恰相反，分散的目的也更能符合视觉习惯。散热设计是LED灯具设计工作中至关重要的部份，散热是否良好决定了灯具的使用寿命是否能达到设定值。

3 LED灯具的优点

作为一种新兴绿色照明光源，半导体照明正逐渐走进人们生活的各个领域。交通运输照明成为LED作为照明光源的重要应用市场。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。与普通照明灯具相比LED灯具具有以下几个优点。

3.1 节能无污染

LED即发光二极管，其内部主要为一个PN结。当PN结内的电子与空穴复合时，电子由高能级跃迁到低能级，电子将多余的能量以光子的形式释放出来，产生电致发光现象。

因为LED发光是电至光的，是直接将电能转化为光能的，能量转换损失较少。又由于LED灯具属于绿色环保光源，不含铅、汞等污染元素，对环境没有任何污染，高节能、环保效益更佳，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。冷光源，可以安全触摸和使用。

3.2 灯光色辨别度高

由于LED的光谱几乎接近于日光，所以它的光被物体反射的有效性要比其他光源更容易识别，以便其他其他驾驶者更容易的发现，以及提高了行车的安全，即使是晚上也可以避免看不清交通标志而发生事故。

3.3 防止前照灯的炫目

LED的照明较为温和，与白天的自然光几乎接近，不会使得驾驶员因为刺眼而感觉眼睛不舒服。由于在灯光亮度较强时，灯光对人的眼睛造成眩晕，所以再设计LED时，司机经常注意到的地方，将光谱中最蓝的部分进行推移，尽量避免因为强光导致的炫目，致使眼睛不舒服。

3.4 其他优势

点亮无延迟，响应时间更快，传统玻壳灯泡则有0.3 s的延迟，防止追尾，更强的抗震性能，发光纯度高，无需灯罩滤光，光波长误差在10 nm以内，发光热量很小，对灯具材料的耐热性要求不是很高。另外，光束集中，更易于控制，且不需要用反射器聚光，有利于减小灯具的深度，耗电量低，达到传统灯泡同等的发光亮度时，耗电量仅为传统灯泡的6%，省电节油，超长寿命，无灯丝结构不发热，正常使用在6年以上，车辆控制电路不易氧化。

4 LED汽车灯具的瓶颈

4.1 散热性差

每个事物都有两面性，然而LED的散热功能就是技术难题之一，如果散热解决不好就会出现光衰。单个LED晶粒因为遇到高温，其发光效率就会降低甚至损坏。由于LED的传热主要通过较小的芯片进行传导，所以集中主要的热量在小芯片上，所以LED晶粒容易损坏。

4.2 价格高

LED的成本较高阻止在我国市场的普及，又由于芯片的制作研发难度大、要求苛刻，还有对温度和湿度的要求，导致成本较高，售价相对较高。例如某中高档轿车，白炽灯组合后灯120元/套，而LED组合后灯则需要210元/套，几乎高出一半的价格。

5 结语

目前，我国的LED灯具也开始被普及的采用，价格也实现了相对于接受的稳定水平，整个LED汽车灯具已经在向着个性化和艺术化的方向发展。汽车外部应用也在不断发展，制动灯、尾灯还有转向灯、倒车灯、高位制动灯等都已经应用LED，其中制动灯、尾灯还有高位刹车灯应用规模较大。而作为车辆前照灯照明，由于需要大功率的LED，受到技术以及LED性价比的制约，特别是在光学、电子控制、热管理领域也还有一定难度，普及还需要三到五年时间，业界也仅在一些豪华高端车型上开始应用。除了目前应用较普遍的尾灯、高位刹车灯等，将来转向灯、倒车灯也会大规模应用LED。

参考文献

[1] 谭功伟.发光二极管（LED）在汽车灯具上的应用[J].光源与照明，2009（2）.

[2] 凌铭，张建文，黄中荣，等.汽车灯具的发展趋势[J].照明工程学报，2013，24（4）.endprint