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2012年LED車燈發(fā)展前景及技術(shù)難題探討

作者: 時間:2012-11-14 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
  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,早在10年前,LED就邁上了進軍汽車領(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)超過了80%.

  環(huán)保加耐用LED車前燈初露端倪

  汽車頭燈對于LED來說,一直是一塊難啃的骨頭。因為照明距離和亮度的問題,LED甚少用于頭燈照明。通過使用高效率的驅(qū)動器可有效應(yīng)對散熱問題

  “毫無疑問,大部分汽車前燈仍然是白熾燈?!绷枇柼毓倦娫串a(chǎn)品產(chǎn)品市場總監(jiān)TonyArmstrong坦率地說,“不過,這種優(yōu)勢從現(xiàn)在開始會受到來自)燈和高亮度(HB)LED前燈的壓力?!?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/HID">HID燈在上世紀90年代末期率先被作為汽車前燈使用。不過,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.”安森美半導(dǎo)體汽車產(chǎn)品營銷工程師PaulDecloedt估計。但由于HID光輸出太強,對接近的汽車、行人構(gòu)成刺眼的風險。

  此外,HID啟動瞬間需要3.5萬伏的高壓,可能會干擾車內(nèi)音響等電器。據(jù)試用過氙氣燈的車主表示,氙氣燈在雨雪霧天氣下的穿透力比較差。PaulDecloedt表示:“也沒覺得和鹵素燈差多少?!?

  因此,TonyArmstrong更看好HBLED,他認為HBLED將取代HID在車前燈的應(yīng)用。他說:“HBLED前燈在下一個10年將出現(xiàn)極高的增長率?!?

  LED遠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。PaulDecloedt認為:“使用LED前照燈可以在車輛造型方面獲得更多的變化。”由于LED前燈比白熾燈、HID更緊湊,汽車整體設(shè)計也可以更具流線性。PaulDecloedt進一步指出,“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,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--長壽命。由于LED使用壽命長,消除了更換頭燈“燈泡”的問題。

  汽車界節(jié)能環(huán)保風盛吹,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,沒有多余紅外、紫外等光譜,不含有害物質(zhì)汞,輻射也很少?!鄙钲谑缽婋娪嵱邢薰举Y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,沒有石英玻璃等易損可動的部件,具有出色的抗震性,故障也極低,幾乎可以免維修。

  LED頭燈亮度仍有爭議

  在標配LED頭燈的LexusRX450h論壇上,正在熱議RX450h的LED頭燈?!凹词勾蛟谇胺揭羯嚨谋kU桿上,切線下也是很淡的藍色光型,連我的頭燈余光辨識度都好過它了?!币晃宦酚鯮X450h的網(wǎng)友如此描述LED頭燈的實際效果。而另一位RX450h車主駁斥道,“只要是開RX450h的車主一定很清楚,LED頭燈超亮,很聚焦,雖然旁邊看起來好像不太亮。LED比HID光源還要集中,尤其是紅綠燈停下來照前面的車子保險桿下沿非常亮,開山路很安全很光亮。”該車主原先為雙B擁躉(BMW,Benz),自此對Lexus大為改觀。

  為比較LED頭燈和HID的性能,更有好事者找來兩輛原廠搭載HID和LED前燈的車型在傍晚17:30測試。在距離水泥墻20m外的測試結(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)生的光輸出確實比白熾燈高,但單個LED來比,LED的光輸出優(yōu)勢就不那么突出了。為了獲得足夠的亮度,就必須采用LED模塊照明的方式?!耙粋€LED模塊沒能為遠光和近光功能提供足夠的光。因此,你須要為每個近光和遠光功能使用多個LED模塊?!盤aulDecloedt指出,由于汽車前燈是光束應(yīng)用,每個LED模塊需要一個光學(xué)組件(透鏡或反光鏡)?!斑@是LED近光燈和遠光燈價格仍然較貴的一項主要原因?!贝送?,由于LED模塊化照明的特性也導(dǎo)致汽車法規(guī)難以界定采用多個模塊的LED頭燈是否損壞。

  LED頭燈散熱問題棘手。另外,上述測試進行5分鐘之后,LED頭燈的溫度非常燙手。這又暴露了LED另一個弊端:散熱。PaulDecloedt說,LED遠光燈和前光燈的主要瓶頸在于熱管理。LED發(fā)熱后不僅亮度會降低,而更重要的是,其使用壽命可能會大幅縮短。

  TonyArmstrong為汽車制造商算了一筆LED前燈系統(tǒng)的功率帳。每個前燈系統(tǒng)都包括為所有照明需求而優(yōu)化的5個LED燈,即近光燈、遠光燈、轉(zhuǎn)向輔助燈、晝行車燈和轉(zhuǎn)向信號指示燈。標準前燈一般會需要35W至50W的功率,遠光燈通常需要與標準前燈相同或比其稍高一點的功率,而轉(zhuǎn)向輔助燈、晝行車燈和轉(zhuǎn)向信號指示燈需要較少的功率??傆?,整個前燈系統(tǒng)可能消耗超過200W的電功率,這可能導(dǎo)致一個巨大的熱功耗問題。“這對LED車前燈有致命的影響,因為LED燈的輸出和工作壽命會隨高溫而快速劣化。”TonyArmstrong強調(diào)。

  散熱是最直接的方式。不過,TonyArmstrong提醒頭燈設(shè)計者,傳統(tǒng)的散熱裝置將引入另一些問題,包括散熱材料導(dǎo)致的成本和系統(tǒng)總重量的上升。“應(yīng)對散熱問題最有效的方法是,通過使用一個極高效率的驅(qū)動器(效率超過93%)以最大限度地減少LED驅(qū)動電路產(chǎn)生的熱量?!盩onyArmstrong認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在升壓模式時可以提供超過94%的效率,因此無需任何外部散熱措施。

  海外LED頭燈商用化時間不長,中國本土車廠還沒有任何跟進的動作,大部分廠商仍持觀望態(tài)度。劉偉表示,LED頭燈的價格遠遠高于HID,而且不耐高溫,需要較大散熱片?!笆芟抻趯嶋H熱學(xué)設(shè)計、LED光衰、電控設(shè)計等因素,LED本身的優(yōu)勢能否真實體現(xiàn)出來還有待觀察?!?

  HID和LED前燈并駕齊驅(qū)

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

  雖然對成本敏感的汽車很可能將繼續(xù)使用鹵素燈來提供遠光和近光燈功能,但就中檔車而言,PaulDecloedt認為將是HID和LED的天下。20WHID的出現(xiàn),省去了自動調(diào)光功能和噴淋式清洗器(spraywasher),令HID的整體成本更具吸引力。PaulDecloedt預(yù)計,配備HID的新車數(shù)量在未來三四年內(nèi)將翻一番。

  而LED的主場將在其它前照燈應(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(PositionLight)等。PaulDecloedt預(yù)計,這些非遠光燈/近光燈功能的LED應(yīng)用將快速攀升,其采用率將超過HID.“從現(xiàn)在開始的5年內(nèi),30%的汽車將配備多種LED前照燈功能”但在LED遠光燈和近光燈方面,PaulDecloedt預(yù)計其采用率將不及HID.

  其實,有過開車經(jīng)驗的人都會知道,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。而實際對比LED和HID頭燈結(jié)果為1.5車道:2車道來看,LED在廣度方面仍有待改進??傊?,LED頭燈進程還有賴于LED進一步降低價格、解決散熱以及二次光學(xué)系統(tǒng)的改善。

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