汽车照明车中LED特性分析与展望

以往汽车照明行业中的主流照明灯具多为氙气灯、卤素灯等，近年来伴随着固态照明的蓬勃发展,LED也渐渐走进人们的视野，而LED这一新型照明光源所具有的良好特性使其迅速在汽车照明行业中大显身手。LED在汽车内部照明中开始使用，随后逐步扩展至前照大灯和组合尾灯的更多用途。由于LED体积小，易于自由组合及二次光学设计等特点，因此可采用LED来形成各种造型与线条的搭配，有利于表现出车辆特有的样式，同时还能增加车辆外观造型设计上的美感。

1、LED特性分析

1.节能环保

LED灯具现在已经在各种照明环境中得到了广泛应用，并且随着技术的更新换代，光效也在逐步提高，在实际应用中展示出了越来越大的优势。

LED实质上就是发光二极管，其发光原理就是电致发光，在外加正向电压的情况下电子和空穴会复合放出能量，部分能量会以光子的形式放出，从而形成光束。由于LED发光是将电能转换为光能，所以在发光过程中不会产生污染，除了光源不含汞、铅等污染性元素之外，也不会产生过量的热能，因此与传统光源相比较,LED作为冷光源具有节能环保和安全性较高等优势。

2.响应时间短

根据实际数据来看，LED与普通灯具相比，其响应时间要快200~300ms，LED的响应时间可以达到ns级。所以当LED应用到转向信号灯与高位制动灯时，能够满足车辆行驶过程中应急反应需求，可以有效减少汽车事故的发生。

3.体积小

LED实质上就是发光二极管，其发光原理就是电致发光，在外加正向电压的情况下电子和空穴会复合放出能量，部分能量会以光子的形式放出，从而形成光束。并且,LED灯寿命更长，启动速度快，使得汽车出现事故的可能性降低。与普通灯具相比较,LED灯抗震性更高，通常情况下汽车寿命中不需要更换灯泡，降低后期的维护投入，有更高的经济性优势。

4.光色辨别

如今路标主要是被动辉光反射,LED灯所发出的光线能有效地被物体（道路交通指示标牌）所反射，比其他光源有较大的优越性。驾驶员能在较远距离就能找到标牌信息并采取预先措施以增加行车安全性。并且，因为前照灯光色辨别效率高，即便是在夜间行驶，也可以获得与白天相同的反射效果，及时发现并确定交通标志信息，提高行车安全性。

2、LED应用现状

1.LED 技术应用于前照灯系统

图1 LED前照灯

配光技术：LED前照灯以光形叠加配光为主，也给前照灯配光技术带来挑战。通常情况下LED前照灯的光都是朝半个球方向射出，因此一个LED系统要想达到汽车光通量的要求就必须要有多种光源。LED前照灯系统含有大量光源，为确保LED光轴具有方向性，要求前照灯系统各部件具有准确相对位置。

散热：由于前照灯系统接近发动机舱，考虑散热问题也是汽车前照灯设计中的重要工作。

一般来说要采用散热部件和内置风扇，保证LED散热效果。

功率消耗：LED用于前照灯最典型的用途是用作日间行车灯，只需汽车发动机工作时日间行车灯便会打开，它可以提供低光输出，并且在此过程中消耗一定的燃油，但是消耗水平极低，通常情况下仅仅消耗9瓦左右的功率。

前照灯防眩：白色LED光源色温在5500K~6000K，白色LED光源与氙气光源（4000K）相比更接近于自然光（4800K~6000K），具有更高舒适性，在避免驾驶人员光疲劳问题上具有更大优势。

2.LED 技术应用于尾部信号灯

图2 LED尾灯

LED 信号灯主要由放射镜和配光镜两部分组成，LED 发出的光线经过反射镜的反射和配光镜的折射，在相应区域形成光型，当各个LED 形成的光型在光屏上叠加之后，就形成了完整的光型分布。LED在前照灯中最典型的应用就是作为日间行车灯使用，只要汽车发动机运行一段时间行车灯就会开启，能够提供低光输出，并且在此过程中消耗一定的燃油，但是消耗水平极低，通常情况下仅仅消耗9瓦左右的功率。

3.LED 技术应用于车内照明灯

LED照明灯电源设计简单，体积小，不占空间，响应速度快，这使得其在车内照明中具有良好的适用性。由于LED在色温，显色指数，亮度等方面都具有很大优势，所以很适合在车内短时间使用，常见的有仪表照明灯、踏步灯、门灯、行李箱灯、阅读灯、顶灯等。另外还可使用LED表征车辆状态，如车门是否闭合可由LED灯体现。在车内照明系统中使用LED灯的另一突出优势是可以降低对司机视线的干扰，进而有效地降低司机眩目。

图3 LED车内照明灯

4.LED技术应用于氛围灯

氛围灯作为一种新型灯种，在汽车中的使用日渐增多，逐渐成为车灯行业的新宠。车内氛围灯，是柔性高亮度散光光导纤维LED 氛围灯的简称。它属于内部装饰类的照明灯具，通常是R（红色）、G（绿色）、B（蓝色）三原色，主要用来满足车内装饰，让车厢晚上更华丽，渲染车内气氛，加强感官刺激和提高整车档次。本实用新型具有亮起时发光柔和且均匀的特点，且可通过不同光源色彩的搭配在汽车内创造出温暖舒适的气氛，为驾驶者带来全新驾驶体验。

LED用于氛围灯主要得益于其低功耗、长寿命和响应速度快的特点，而且便于利用智能控制技术实现光色组合变化。

图4 车内氛围灯实装效果图

3、未来发展展望

未来，汽车车灯的发展将随着技术创新，呈现出新的变化。

新一代LED：LED研发厂商现在正采用新型半导体技术研发下一代LED,试图降低LED成本和提高效率，生产出更优质的车灯照明LED。

OLED：另外技术创新还导致OLED这种新生事物的产生,OLED的产生给汽车照明系统灯具设计提供了一种新方案，因为OLED照明均匀，不容易出现眩光、阴影等优点，所以很适合做信号灯、尾灯、车内照明灯等。

OLED有着以下两大优势：

（1）具有自发光的特性，不需要任何光源系统的支持，而且厚度只有1.4毫米。未来的尾灯甚至可以做到像贴纸一样粘贴在车尾，无需占用后备箱的空间，在体积上与普通LED产品相比拥有更大的优势；

（2）相较于LED中点光源,OLED具有面光源、漫反射、光质均一、可以做到无级调光、不投射阴影等优点。照明效果可能是匀速的或明暗效果乃至动态效果。这两方面的特点使得OLED最适合用于汽车内的环景式产品以及汽车尾灯的生产。

然而，OLED照明技术也有它的缺点，目前由于其使用寿命短暂，材料只能承80摄氏度的温度，价格高，故目前未能在车灯市场上广泛应用。

激光大灯：除了OLED之外，激光大灯也将是未来车灯发展趋势之一。相对LED大灯，激光大灯技术上有着更多的优势：

（1）发光面积以及能耗的减小，冷却系统相对简单。

（2）它体积小，照明较明亮，发热较少，则使设计师能够对车体进行再设计，能给空气动力学布置留下较大余地，及适当调整前悬及发动机位置来实现空间优化意图。

（3）激光灯的照明度是LED 灯的1000倍，同时体积比LED灯减小100倍。激光大灯在照射距离方面能照射到前方600 米的范围，而采用LED 远光灯的车型则只能照射到300 米。

所以，使用激光大灯能拓宽驾驶员视野并帮助较早作出危险判断，而朝向对向会车时灯光可控范围较大，规避了炫目可能造成的危险。

虽然激光技术相对LED大灯有着无与伦比的优势，但是由于价格高昂，仍然未在市场上广泛应用，目前只应用于高端车型。

汽车灯具是汽车上的一个重要功能性零件，它不仅在车辆外部装饰方面起着举足轻重的作用，而且它的性能优劣对于车辆安全问题有着不可忽视的影响。所以对光源选择非常关键。在LED、OLED和激光技术蓬勃发展的今天，汽车照明市场在今后必有一番新气象。