LED車頭燈前景探討 散熱及亮度問(wèn)題惹爭(zhēng)議

　　汽車光源在照明領(lǐng)域中占據(jù)著舉足輕重的地位，其產(chǎn)量約占整個(gè)照明光源總產(chǎn)量10%左右。如果把一輛車的照明全部換成LED,大約需用掉400~600顆LED.其實(shí)，早在10年前，LED就邁上了進(jìn)軍汽車領(lǐng)域的征程。目前，LED在整車內(nèi)外部照明光源的比重已經(jīng)超過(guò)了80%.

　　環(huán)保加耐用LED車前燈初露端倪

　　汽車頭燈對(duì)于LED來(lái)說(shuō)，一直是一塊難啃的骨頭。因?yàn)檎彰骶嚯x和亮度的問(wèn)題，LED甚少用于頭燈照明。通過(guò)使用高效率的驅(qū)動(dòng)器可有效應(yīng)對(duì)散熱問(wèn)題

　　“毫無(wú)疑問(wèn)，大部分汽車前燈仍然是白熾燈?！绷枇柼毓?span id="bxhtjzr" class=hrefStyle>電源產(chǎn)品產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)Tony Armstrong坦率地說(shuō)，“不過(guò)，這種優(yōu)勢(shì)從現(xiàn)在開(kāi)始會(huì)受到來(lái)自高強(qiáng)度放電（HID）燈和高亮度（HB）LED 前燈的壓力。” HID燈在上世紀(jì)90年代末期率先被作為汽車前燈使用。不過(guò)，這種燈的生產(chǎn)和制造非常昂貴，因此它們的使用一直僅限于高端汽車。

　　“目前大約15%的新車配備的是HID.”安森美半導(dǎo)體汽車產(chǎn)品營(yíng)銷工程師Paul Decloedt估計(jì)。但由于HID光輸出太強(qiáng)，對(duì)接近的汽車、行人構(gòu)成刺眼的風(fēng)險(xiǎn)。

　　此外，HID啟動(dòng)瞬間需要3.5萬(wàn)伏的高壓，可能會(huì)干擾車內(nèi)音響等電器。據(jù)試用過(guò)氙氣燈的車主表示，氙氣燈在雨雪霧天氣下的穿透力比較差。Paul Decloedt 表示：“也沒(méi)覺(jué)得和鹵素?zé)舨疃嗌?。?BR>
　　因此，Tony Armstrong更看好HB LED,他認(rèn)為HB LED將取代HID在車前燈的應(yīng)用。他說(shuō)：“HB LED 前燈在下一個(gè)10年將出現(xiàn)極高的增長(zhǎng)率?！?BR>
　　LED 遠(yuǎn)光燈和前光燈的主要瓶頸在于熱管理

　　不難發(fā)現(xiàn)，LED前燈大多出現(xiàn)在高檔車，尤其是跑車更為多見(jiàn)。Paul Decloedt認(rèn)為：“使用LED前照燈可以在車輛造型方面獲得更多的變化?！庇捎贚ED前燈比白熾燈、HID更緊湊，汽車整體設(shè)計(jì)也可以更具流線性。 Paul Decloedt進(jìn)一步指出，“緊湊”不僅僅是LED燈本身尺寸更小，還在于光學(xué)部件和電子電路也隨著采用LED而相應(yīng)地瘦身。

　　此外，LED還有其它許多優(yōu)勢(shì)，如瞬間導(dǎo)通、不需要預(yù)熱、更易于控制亮度等。另外，不要忘記LED闖入照明界的殺手锏--長(zhǎng)壽命。由于LED使用壽命長(zhǎng)，消除了更換頭燈“燈泡”的問(wèn)題。

　　汽車界節(jié)能環(huán)保風(fēng)盛吹，LED的出現(xiàn)恰好符合了綠色高效的環(huán)境要求?！癓ED是綠色光源，光譜中單色性好，沒(méi)有多余紅外、紫外等光譜，不含有害物質(zhì)汞，輻射也很少。”深圳世強(qiáng)電訊有限公司資深應(yīng)用工程師劉偉表示，LED光源具有更高的流明，而且 LED是固態(tài)照明光源，與HID燈不同，沒(méi)有石英玻璃等易損可動(dòng)的部件，具有出色的抗震性，故障也極低，幾乎可以免維修。

　　LED 頭燈亮度仍有爭(zhēng)議

　　在標(biāo)配LED頭燈的Lexus RX450h論壇上，正在熱議RX450h的LED頭燈?！凹词勾蛟谇胺揭羯嚨谋ｋU(xiǎn)桿上，切線下也是很淡的藍(lán)色光型，連我的頭燈余光辨識(shí)度都好過(guò)它了?！币晃宦酚鯮X450h的網(wǎng)友如此描述LED頭燈的實(shí)際效果。而另一位RX450h車主駁斥道，“只要是開(kāi)RX450h的車主一定很清楚，LED頭燈超亮，很聚焦，雖然旁邊看起來(lái)好像不太亮。LED比HID光源還要集中，尤其是紅綠燈停下來(lái)照前面的車子保險(xiǎn)桿下沿非常亮，開(kāi)山路很安全很光亮。”該車主原先為雙B擁躉（BMW,Benz），自此對(duì)Lexus大為改觀。

　　為比較LED頭燈和HID的性能，更有好事者找來(lái)兩輛原廠搭載HID和LED前燈的車型在傍晚17:30測(cè)試。在距離水泥墻20m外的測(cè)試結(jié)果顯示，LED頭燈比HID更亮，但稍微退后些LED就不如HID頭燈了。

　　LED消耗每單位電能產(chǎn)生的光輸出確實(shí)比白熾燈高，但單個(gè)LED來(lái)比，LED的光輸出優(yōu)勢(shì)就不那么突出了。為了獲得足夠的亮度，就必須采用LED模塊照明的方式?！耙粋€(gè)LED模塊沒(méi)能為遠(yuǎn)光和近光功能提供足夠的光。因此，你須要為每個(gè)近光和遠(yuǎn)光功能使用多個(gè)LED模塊。”Paul Decloedt指出，由于汽車前燈是光束應(yīng)用，每個(gè)LED模塊需要一個(gè)光學(xué)組件（透鏡或反光鏡）?！斑@是LED近光燈和遠(yuǎn)光燈價(jià)格仍然較貴的一項(xiàng)主要原因。”此外，由于LED模塊化照明的特性也導(dǎo)致汽車法規(guī)難以界定采用多個(gè)模塊的LED頭燈是否損壞。

　　LED頭燈散熱問(wèn)題棘手。另外，上述測(cè)試進(jìn)行5分鐘之后，LED頭燈的溫度非常燙手。這又暴露了LED另一個(gè)弊端：散熱。Paul Decloedt說(shuō)，LED遠(yuǎn)光燈和前光燈的主要瓶頸在于熱管理。LED發(fā)熱后不僅亮度會(huì)降低，而更重要的是，其使用壽命可能會(huì)大幅縮短。

　　Tony Armstrong為汽車制造商算了一筆LED前燈系統(tǒng)的功率帳。每個(gè)前燈系統(tǒng)都包括為所有照明需求而優(yōu)化的5個(gè)LED燈，即近光燈、遠(yuǎn)光燈、轉(zhuǎn)向輔助燈、晝行車燈和轉(zhuǎn)向信號(hào)指示燈。標(biāo)準(zhǔn)前燈一般會(huì)需要35W至50W的功率，遠(yuǎn)光燈通常需要與標(biāo)準(zhǔn)前燈相同或比其稍高一點(diǎn)的功率，而轉(zhuǎn)向輔助燈、晝行車燈和轉(zhuǎn)向信號(hào)指示燈需要較少的功率。總計(jì)，整個(gè)前燈系統(tǒng)可能消耗超過(guò)200W的電功率，這可能導(dǎo)致一個(gè)巨大的熱功耗問(wèn)題?！斑@對(duì)LED車前燈有致命的影響，因?yàn)長(zhǎng)ED燈的輸出和工作壽命會(huì)隨高溫而快速劣化?！盩ony Armstrong強(qiáng)調(diào)。

　　散熱是最直接的方式。不過(guò)，Tony Armstrong提醒頭燈設(shè)計(jì)者，傳統(tǒng)的散熱裝置將引入另一些問(wèn)題，包括散熱材料導(dǎo)致的成本和系統(tǒng)總重量的上升?！皯?yīng)對(duì)散熱問(wèn)題最有效的方法是，通過(guò)使用一個(gè)極高效率的驅(qū)動(dòng)器（效率超過(guò)93%）以最大限度地減少LED驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的熱量。”Tony Armstrong認(rèn)為這種方法較少之后的熱量可以用安裝在LED前燈的印刷電路板內(nèi)的少量銅散熱器就可以容易地把產(chǎn)生的熱量散出去。凌力爾特 LT3755-2和LT3756-2在升壓模式時(shí)可以提供超過(guò)94%的效率，因此無(wú)需任何外部散熱措施。

　　海外LED頭燈商用化時(shí)間不長(zhǎng)，中國(guó)本土車廠還沒(méi)有任何跟進(jìn)的動(dòng)作，大部分廠商仍持觀望態(tài)度。劉偉表示，LED頭燈的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于HID,而且不耐高溫，需要較大散熱片。 “受限于實(shí)際熱學(xué)設(shè)計(jì)、LED光衰、電控設(shè)計(jì)等因素，LED本身的優(yōu)勢(shì)能否真實(shí)體現(xiàn)出來(lái)還有待觀察?！?BR>
　　HID和LED 前燈并駕齊驅(qū)

　　盡管國(guó)內(nèi)外采用LED頭燈的進(jìn)程有所差異，但安森美、凌力爾特、世強(qiáng)電訊都認(rèn)同，未來(lái)車頭燈的趨勢(shì)是以 HID、LED為主?！疤貏e是HID具有較高的性價(jià)比，應(yīng)該會(huì)得到比較普遍的應(yīng)用，LED則將會(huì)在高端車型應(yīng)用?！眲ネ嘎?，目前在已經(jīng)有本土廠商在國(guó)產(chǎn)中檔車上考慮加裝HID車燈了。

雖然對(duì)成本敏感的汽車很可能將繼續(xù)使用鹵素?zé)魜?lái)提供遠(yuǎn)光和近光燈功能，但就中檔車而言，Paul Decloedt認(rèn)為將是HID和LED的天下。20W HID的出現(xiàn)，省去了自動(dòng)調(diào)光功能和噴淋式清洗器（spray washer），令HID的整體成本更具吸引力。Paul Decloedt預(yù)計(jì)，配備HID的新車數(shù)量在未來(lái)三四年內(nèi)將翻一番。

　　而 LED的主場(chǎng)將在其它前照燈應(yīng)用，如霧燈、轉(zhuǎn)向輔助燈、轉(zhuǎn)向指示燈、晝行車燈（DRL）、示廓燈（Position Light）等。Paul Decloedt預(yù)計(jì)，這些非遠(yuǎn)光燈/近光燈功能的LED應(yīng)用將快速攀升，其采用率將超過(guò)HID.“從現(xiàn)在開(kāi)始的5年內(nèi)，30%的汽車將配備多種LED前照燈功能”但在LED遠(yuǎn)光燈和近光燈方面，Paul Decloedt預(yù)計(jì)其采用率將不及HID.

　　其實(shí)，有過(guò)開(kāi)車經(jīng)驗(yàn)的人都會(huì)知道，除了頭燈的亮度關(guān)系到行車安全之外，頭燈的照明廣度和亮度同樣重要。而實(shí)際對(duì)比LED和HID頭燈結(jié)果為1.5車道：2車道來(lái)看，LED在廣度方面仍有待改進(jìn)。總之，LED頭燈進(jìn)程還有賴于LED進(jìn)一步降低價(jià)格、解決散熱以及二次光學(xué)系統(tǒng)的改善。