探析LED 前照灯现状与发展趋势

肖亚红

湖南汽车工程职业学院 湖南省株洲市 412001

1 引言

社会的发展，科学技术的日渐成熟，促进LED 前照灯的发展。同时数年的发展历程中在技术验证与汽车领域及新技术不断之后。我国又迎来全新的发展市场，LED 前照灯被广泛的应用到量产车的入市中，其中具有代表性的事件包括：凯迪拉克生产的新款EscaladePlatinun 成为了业界优先使用LED前照灯的一个代表，是首个量产车车型。此外，丰田凌志系列的LS600h 是全球范围内首个使用LED 前照灯的光源型汽车，但是丰田仅仅在近程光源重视还用了LED，所采用的远程光源依旧是是卤素灯。不过总的来说。结合上述分析可以看出，LED 前照灯正在被广泛应用和进一步推广，这也再一次证明了LED前照灯的应用价值。

2 LED 前照灯的优势分析

LED 前照灯英文名称之为Light Emiting Diode，其凭借较小的体积和较长的寿命，与低能耗，具有很强的抗振能力，开启的时间迅速，有着环保性特征等优势，

逐渐成为当下社会汽车光源技术首要选择之一。在半导体材料和封装工艺逐步提高背景下，使白色大功率LED 前照灯的通光量增加，也正是因为这样LED 前照灯被广泛的应用于汽车照明行业，这也验证了一个无可厚非的事实，那就是LED 前照灯的使用和进一步发展是社会发展和科学技术进步的一个必然，新生的事物也终结会取代过去尝试用的白炽灯与卤钨灯等传统灯具，成为第四代其次照明系统的照明光源。

使用LED 汽车前照灯有很多明显的优势，除了实现快速启动和具有较长的应用寿命、低电压保障电气安全等，还有十分重要的一点就是LED 前照灯的构成包括多个LED 灯具，这使灯具的外界有着很强的塑造性，能够良好融合到现代化汽车设计观念之中，为创造和设计全新的车型，以及满足大众的个性化需求提供了强有力的技术支撑和物质保障。此外LED 灯的体积很小，能源损耗少，有很强的耐震动能力，启动的时间迅速等等均是LED 前照灯的优势，也正是这些优势使其成为新一代汽车光源技术的第一选择。

3 LED 前照灯的发展现状分析

3.1 LED 前照灯的发展现状

LED 前照灯在汽车中的应用一直是一个需要突破的难题。也正是因为这些LED 前照灯的研究与发展要更加关注远光和近光功能的识别技术应用，尽量提供多个不同种类和大小模块。结合汽车所使用的LED 前照灯的照明距离与防眩目功能现实需求，应在每个LED 模块内增加一个满足照明需求的透镜以及反光镜，便于满足不同距离照明需求，也提高照明的强度，不过这在一定程度上增加LED 前照灯的生产成本，是导致其生产成本过高的一个主要原因。

在综合考虑汽车前照灯光源照明距离及照明亮度问题后，还需解决和处理好LED前照灯照明过程中的散热问题。由于照明时LED 前照灯的亮度会伴随温度的逐渐升高变暗，应用寿命也会缩短。所以说热管理问题也是目前LED 前照灯在远光与近光照明时亟需解决的一大问题。

考虑到这些，我们不难发现LED 前照灯的散热问题依旧是一个十分棘手的问题。伴随LED 前照灯的不断发展，现在可利用高效率和完善功能、良好性能的驱动器设备来应对所出现散热问题及其带来的弊端。

和普通的卤素灯相比LED 的灯光光源十分不同，LED 灯的光源为冷光源，因为LED灯这一特征特引发了车灯材料的变革，带动车灯材料朝向全新的方向去发展。前照灯普遍使用的材料为各类耐热性材料，具有代表性的有PAR 材料、PBT 材料和HTPC 材料等，这些材料的性能很好，将增加生产成本，因此可以使用ABS 与PC 材料取代，此外也可以广泛使用树脂类材料来取代金属材料。这样利于控制生产成本的最低，避免使用金属材料过程中，使用到一些不环保手段和工艺，增加防腐工作量。一些设计师也尝试把LED光源作为一个普通类型的电子元器件来看待，就好似看待笔记本电脑里的一个芯片一般。其所产生的热量只与其功率有一定的联系，但是忽略散热体系设计，出现散热体系设计不科学问题，无法良好控制前照灯灯腔内的温度。

LED 前照灯所使用的冷光 光源遇到前照灯的水雾问题，汽车LED 前照灯的设计人员为了良好解决这一问题，引入和使用了对流设备，使LED 散热系统内散发的热被良好的驱散，也消除了水雾。应用专用导流泵设备能够把热量导入到前照灯面罩区域。AUDIR88 也采用了风扇散热与导流泵这一系统结构，但是因为所用的散热器设备和泵专用品增加经济支出，进而提高了成本。为了改善现状，进一步发展LED 前照灯，各企业还需加大研究力度着手解决LED 前照灯遇到的散热问题以及成本过高等问题，做好散热系统的设计，控制成本最低，以此为LED 前照灯的发展创设有利条件和最佳环境。

3.2 LED 技术在汽车前照灯系统的应用

一是配光技术的运用，在LED 前照灯照明系统所采用的为光形叠加的配光方式，运用该方式对汽车前照灯使用配光技术给出更为严格要求。一般情况下，汽车的LED 前照灯照明时所散发出来的光纤会朝向半个球的方向陆续发射，所以，整个LED 系统将应用到更多的光源，以此满足汽车的通光量及照明需求。LED 前照灯的整个系统中就包含丰富光源，为了确保LED 光轴有明确的方向与目标导向，前照灯系统内的不同构成部分所对应的位置应该做到相对精准。二是散热问题，因为前照灯系统与发动机机舱相接近，因此，汽车前照灯的设计环节也要考虑到散热的问题，配合做好散热相关工作。如，使用散热部件与内置的风扇，能够为散热效果做保障。三是功率的消耗方面，汽车LED 前照灯中十分常见的为日间使用的照明灯，一旦汽车的发电机开始运行，那么日间行车就会开启照明灯，照明灯可以提供一个低光输出，还能够在这期间消耗数量的燃油，不过燃油的消耗水平是很低的，通常在九瓦左右波动。四是前照灯的防眩问题，白色的LED光源的色温保持在5500K 至6000K 之间，白色的LED 光源和氙气光源（色温为4000K）相比较更加的接近于大自然的光（色温在4800K 至6000K 之间），具有更高的舒适性，有效避免汽车驾驶人员在驾驶期间的光疲劳等问题发生。

4 析LED 前照灯未来的发展趋势分析与前景

在科学技术的推动下，近几年的时间里LED 前照灯将朝向全新的方向发展，尝试使用各类新技术开发新一代的LED，力求在促进LED 灯良好发展的基础上，降低LED 的成本支出，不断提高效益，也要增强LED 前照灯的质量与应用性能。

4.1 OLED

科学技术的发展与不断创新，为我们带来全新的事物——OLED，OLED 的出现对汽车照明体系的设计提供全新的设计思路和方案，因为OLED 有着照明十分均匀和不会出现严重的眩光及阴影等问题，因此其较为适合被应用到汽车的信号灯与尾灯等照明中。

具备自发光的性能，并不需要其他光源系统的协助和支撑，同时其厚度仅有一点四毫米。估计在未来的几年时间里照明灯灯具会更加的精美和小巧，并不会占用过多的空间，同时在体积方面和普通的LED 照明产品相比也更具优势。这样不仅方便了照明灯具的安装，也便于维修，减少了后期维修费用的投入，更具经济性；（2）和LED 的点光源相对比，使用OLED 具备面光源与漫反射这一特征，其光质的均匀性很好，实现了无极调光，并且不会投射任何的阴影。而且OLED 的照明效果也十分均匀，明暗良好相互辉映，还可以获得动态化的效果。

4.2 朝向环保节能方向发展

LED 前照灯目前已经被广泛的应用到各类照明环境内，而且伴随我国科学技术的不断发展和更新换代，伴随光效的不断提高，使其在实际应用过程中发挥着更大能效和更多优势。LED 的本质就是发光二极管，其发光的原理为电带动发光，如果外加正向电压，此时电子和空穴复合共同释放大量能量，另一部分能量则是利用光子的形式不断释放，以此来产生和形成光束。因为LED 发光充分利用了电能，良好的把电能转换成光能，因此在发光环节并不会产生严重污染。LED 等的光源不含有汞元素和铅元素等各类污染物质，更不会产生过多热能。因此，与传统光源相比，LED 的光源是冷光源，这在上文关于LED 前照灯优势分析中我们也可以了解到，也正是因为其是冷光源决定其具备较好的环保性与安全性。

4.3 朝向智慧型汽车前照灯方向发展

经过乙炔灯与白炽灯和卤素灯等灯源发展历程之后，车灯已经进入到全新的第四代光源时期。LED 的体积小，同时发光的面积很小，能够作为点光源来进行配光与设计，这在一定程度上降低设计难度。尽管从整体角度来说，LED 前照灯的应用取得一定成效，但是依旧存在一些不足，遇到很多发展难题与瓶颈。针对于此，未来LED 前照灯将逐步朝向智能化方向逐步发展。一款新型汽车的照明系统内一般会有丰富的LED 灯具，利用电控设计能够实现对每颗LED 灯具开启和关闭的控制，也能够对灯具明暗实施较为精准的控制，这位LED 前照灯的智能化发展创造有利条件。还有就是因为LED 前照灯的驱动功率较小，可以及时被启动，并不需要各类复杂的启用设备等等，也为智慧型LED 前照灯的发展奠定良好基础，使其智能化发展成为可能。

4.4 激光大灯方向发展

激光大灯可能会取代LED 前照灯，成为广泛使用的一种照明设备。使用激光大灯不仅减小了使用面积，也控制能耗的最低，而且其冷却系统与十分简单。其次，该照明设备的尺寸十分精小，保障了照明的亮度，把发热控制到最低。激光大灯照明设备与系统的设计人员在设计时，可以十分灵活的对车体进行优化设计，还可以预留出更多的空间，便于对空气动力学的整体布局与结构进行优化设计。方便了设计人员的整悬及发动机位置的调整，实现空间优化这一目的。在驾驶采用激光大灯的汽车，驾驶人员的视野更加广阔，便于其遇到危险和紧急情况时及时作出判断。面向对方的会车，使用激光大灯也使灯光可控的范围更加广阔，以防炫目引发各类危险和安全事故。由于激光大灯的造价成本高，因此并未广泛应用，仅在一些高端的车型中使用。

5 结语

据相关资料显示，LED 前照灯原型的近光灯照明设备约达到了1000 光源通量，但是结合现状来说，仅有一小部分高端类型汽车在照明系统中会选择使用LED 前照灯。如，知名汽车品牌丰田汽车在丰田普瑞斯系列汽车中就应用了LED 前照灯，不仅节省了成本，也控制能源的损耗，形成很多丰富光线，保障LED 前照灯使用的前十五年中前照灯的应用寿命达到约90%。经济成本问题是制约LED 前照灯发展的一个主要问题，未来伴随汽车产能的不断扩大，成本将被有效控制，大幅度减少。与此同时，未来也要密切关注LED 前照灯的散热管理与全新的生产工艺技术的发展，以及光学元件的未来发展趋势，不断创新生产工艺和配合做好散热管理及光学元件的引进和使用。我国汽车领域应用的LED 前照灯将朝向更好的方向发展，LED前照灯会更加的智能化与环保化，照明技术得到明显提升，也增强了LED 前照灯的应用功能。