LED車燈未來發(fā)展趨勢及應(yīng)用分析

LED車前照燈在歷經(jīng)近年來的技術(shù)驗證、概念車展示等開發(fā)階段之后，終于迎來了有望應(yīng)用于量產(chǎn)車的入市前景，其標(biāo)志性事件有三個：豐田的凌志 LS600h是世界上首個采用LED前照光源的上市車，不過它只在近光燈上應(yīng)用了LED，遠程光源仍為鹵素?zé)?。奧迪R8以全LED前照燈為其主要特色，而汽車照明采用的LED是由Lumileds和Osram公司提供。凱迪拉克EscaladePlatinum白金版多功能運動車，是首款采用LED前照燈的多功能運動車。

阻礙LED光源迅速開拓車用市場的不利因素

上述里程碑式的事件是否意味著LED前照燈將立馬成為主宰車用光源領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)？據(jù)行家們預(yù)測：也許不會。因為就算是LED的成本能夠按照摩爾定律的預(yù)見速率持續(xù)下降，它要低到能與HID（高強度放電）氙燈匹敵的同等價位也尚需多年；而LED家族的成本若要降到能與鹵素?zé)舨幌嗌舷拢瑒t需經(jīng)過一段更加漫長的時間歷程。

據(jù)Hella（海拉）公司總裁Fischer稱，車用LED的規(guī)模目前僅占其光源市場百分之幾的小份額，故對向大批量的型號（諸如GM/雪佛蘭部的 Malibu款之類車型）的配套供貨極感興趣。但LED欲達到向Malibu車型那樣大批量的供貨水平，尚需克服一系列的技術(shù)和成本難題，至少還有十年的歷程要走。

偉世通指出，LED入市的步伐的確比原先預(yù)料的要慢一些，我們在2004年曾預(yù)測：LED車燈會很快井噴入市，而把HID淘汰出局。顯然，目前的態(tài)勢并非如此，雖然一直期望LED技術(shù)能演進得比現(xiàn)實要快一點。看來成本高并非是阻礙LED面市的唯一因素，仍然有技術(shù)性能方面的挑戰(zhàn)性難題需要攻克。

比如，就單個光源而言，LED的光照強度仍顯不足。而單點不夠亮就難以達成下述如意盤算：削減構(gòu)成組合燈具的LED光源數(shù)目將有助于縮小汽車燈具的占用空間且易于靈活布置，并可簡化照明系統(tǒng)的布線和安裝以及降低生產(chǎn)成本。

目前LED供應(yīng)鏈的主流狀況是：海拉供給通用凱迪拉克Escalade車型的LED光源元件是向歐司朗（Osram）采購的；而小糸車燈（Koito）的LED則使用Nichia公司的光源產(chǎn)品，再配套于豐田的LS600h車型；飛利浦Lumileds把LED光源供應(yīng)給AL（汽車照明）公司，再由后者為奧迪R8配置車燈系統(tǒng)。

據(jù)Koito的歐美經(jīng)營部經(jīng)理稱，他們不會劃地為牢而自我限定光源的種類及其采購廠商，無論產(chǎn)自于誰（飛利浦、歐司朗、或豐田Gosei）都可以買。顯然，照明系統(tǒng)部件的一級供貨商們試圖保持自身采購光源元器件的靈活性，想觀察一下：哪家器件廠商的產(chǎn)品技術(shù)能進步得最快、性價比最高。

當(dāng)今LED批供貨品的光電轉(zhuǎn)換（光能密度）指標(biāo)達到每瓦80流明（80lm/W）以上，而HID燈為 90lm/W，鹵素?zé)魟t是201m/W。另據(jù)海拉通報：最新的LED研發(fā)原型的該項指標(biāo)已高達161lm/W。海拉亦預(yù)測：在今后的3-5年間，發(fā)自同樣功耗芯片的LED光強度將會提升50%。此事不僅意味著LED燈具將更加明亮，而且體現(xiàn)了其能耗的削減，從而改善整車的燃油經(jīng)濟性。

據(jù)估計，用LED取代鹵素?zé)艟吣芴嵘嚨膍pg（每加侖燃油的行駛英里數(shù)）指標(biāo)約0.25。而到歐洲實施白天開燈行駛法規(guī)時，更可把該mpg提升值擴大至0.5。凌志的車型經(jīng)理指出，應(yīng)用LED燈具對整車燃油經(jīng)濟性的改善將會有很大的貢獻。

然而，光強密度更高的LED也要散發(fā)出更多的熱量，而燈具的緊湊布置又使得可供散熱的面積趨小。誠然屬半導(dǎo)體類別的低能耗LED器件的發(fā)熱比鹵素?zé)艋?HID燈具要少得多，但后者的熱量的大部分則是生成于燈具裝置之外的，而LED雖功耗低生熱少卻是要把熱量捂在微小的硅片里面來傳導(dǎo)的。

LED的熱管理是個大難題

即使較小的熱量要集中到芯片大小的器件上去傳導(dǎo)和發(fā)散，因裝置的熱容量小也會引起LED溫度的驟升。LED的工作溫度必須保持在150℃以下的范圍。對該散熱問題的一種解決方案是：在一個燈具中使用數(shù)目較多的LED發(fā)光元件，讓單件的發(fā)熱量較小，再把它們布置在較大的空間內(nèi)使其易于散熱。這就是小糸車燈在為豐田的凌志LS600h配套前照燈時所采用的手法。

凱迪拉克EscaladePlatinum每個前照燈由7枚LED光管構(gòu)成，其中5枚用于近程光束，另2枚則作為遠程光源。它們都帶有各自的主動式散熱裝置--冷卻風(fēng)扇（與臺式電腦中的內(nèi)置小風(fēng)扇類似）。

據(jù)海拉稱，熱管理是讓他們特別費心勞神的設(shè)計領(lǐng)域，在方案選擇上側(cè)重依靠虛擬仿真手段來評估優(yōu)化，而在模擬工具（仿真軟件包）的選用上則必須通過足夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)的考證。他指出，對熱管理問題的挑戰(zhàn)不僅來自于熱傳導(dǎo)，可借助于熱池裝置把LED元件所生成的熱量取出來，而且還要解決通風(fēng)問題，讓熱量從燈具裝置里散發(fā)出去。若僅靠自然通風(fēng)顯然是不夠的，所以海拉決定給燈具加上內(nèi)置風(fēng)扇。

法雷奧的熱管理策略堪稱一絕。它為LED燈具設(shè)定了一種確保安全的工作模式，即當(dāng)燈具的溫度升到預(yù)定的警戒值時，自動切換到削減燈具供電功率20%的該安保模式。據(jù)稱，這種程度的供電功率降低對燈光的亮度影響甚微，但卻能顯著地壓制住發(fā)熱水平。

LED光源的車用優(yōu)勢

既然遭遇到上述的種種成本障礙和層層技術(shù)難關(guān)，為什么整車廠商及其照明系統(tǒng)供應(yīng)廠商仍然要咬定青山不放松地全力推進LED上馬入市呢？

其原因出于：這種新光源能夠使得汽車燈具的風(fēng)格設(shè)計和造型布置具有空前的靈活性而適于車型的個性化，況且LED的光輸出功率密度已能夠與HID燈具匹敵，因此它極有希望把現(xiàn)存的其它照明技術(shù)統(tǒng)統(tǒng)淘汰出局而獨霸車燈市場。

據(jù)凱迪拉克EscaladePlatinum的車型產(chǎn)品經(jīng)理稱，LED的發(fā)光色譜接近于日光，這使得它發(fā)出的光被物體（諸如道路交通的指示標(biāo)牌/線）反射的有效性要高于其它光源，從而能在較遠的距離讓司機盡早發(fā)現(xiàn)而提高行車安全。他指出，路標(biāo)幾乎都采用被動輝光的反射方式，因為LED的光色近于日光，所以可以讓司機在夜間也像白天那樣方便地發(fā)現(xiàn)并看清交通標(biāo)志。

LED車燈的色溫為5500-6000K，它比其它光源的顏色更白，因為 HID燈的淡藍光色溫是4000K，鹵素?zé)艄鉃辄S色3000K。所以在進行HID燈具的光學(xué)設(shè)計時，需把光譜中最藍的部份推移至其射點光斑的邊緣，因這些區(qū)域是本車司機眼睛通常不去注意的地方，從而減少該色光對人眼的不適干擾。

但對于迎面駛來的會車司機而言，仍在車輛越過該邊際區(qū)域時藍光會引起對方眩目而影響會車安全。在防眩目干擾方面，LED大燈擁有潛在的優(yōu)勢：既能保護本車司機的舒適視覺，也不會引起鄰車/會車司機的視障。因豐田凌志車的前照燈的近/遠程光采用了不同的光源（LED/鹵素?zé)簦?，所以LS600h的車主可能會被不同光源的顯著色差所困擾。