LED技术在汽车灯具中的应用探讨

摘 要：汽车灯具是机车行使必不可少的安全部件。近些年来高亮度发光二极管（LED）技术的出现，将LED技术应用在汽车外部照明方面成为可能。LED技术具有色纯度高、使用时间长、可靠性强、体积小、相应速度快等优点，现今在汽车灯具方面已经得到了更加广泛的应用。自从进入21世纪之后，LED技术成为汽车行业的新宠，在制动灯、转向灯等方面应用非常广泛。

关键词：LED技术 汽车灯具 应用 信号灯 转向灯

中图分类号：U463.65 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（a）-0067-01

近些年来汽车行业逐渐在发展壮大，汽车灯具也在出现不同的变化。现今LED已经成为了汽车光源方面最新的一代，其因具有非常多的优点受到汽车行业的青睐。

1 汽车灯具的发展

在1985年世界上第一台以汽油机为动力的三轮内燃机车在德国诞生，从此汽油机汽车便逐渐发展。在19世纪80年代第一盏汽车前照灯（老爷车悬挂式汽灯）被研发出来，且在1912年出现第一款电气前照灯。在早年间前照灯均使用钨丝白炽灯作为主要材料，之后便逐渐生产出卤钨前照灯、高强度气体放电前照灯，且光的种类也从单一转变为多样化，如近光灯、远光灯、前雾灯、后雾灯、转向灯、制动灯等一系列种类，在预防行车的追尾或者转弯时相撞具有非常重要的意义及关键性作用。

汽车灯具是汽车行驶过程中非常重要的安全部件。相关研究资料表明，夜晚或者自然光线不足的情况下交通事故的发生率为25%，在100多条联合国欧洲经济委员会汽车法规中关于汽车灯方面的就有40条左右。且我国汽车产品的70多个强制性检验中关于车灯检验的项目就有25个左右。所以为了提高汽车行驶安全，越来越多的技术应用在汽车灯具中，在近几年汽车设计中LED技术在汽车灯具方面的应用越来越广泛，不仅给汽车增加的现代感，同时其在照明方面也有非常好的表现。

2 LED技术在汽车灯具上的应用

LED技术是一种场致发光光源，其是将电能直接转化成光能的半导体器件。LED发光原理是p-n结两端加上正电压，则p区中空穴流向n区；n区的电子会流向p区。且近些年来随着电子空穴对的复合放出能量，一部分能量转化成光，另一部分能量转化为热。此种新型固态冷光在20世纪60年代被研究出来，并在仪表、电信等信号指示获得初步的应用。成为LED早期研发产品的应用市场，但是因为光衰减、光强度等相关问题不能够在汽车灯具方面有更加广泛的应用。

80年代后期高亮度发光二极管技术出现，使LED技术在灯具方面的应用成为可能。其标志性的实现为在1988年280Z汽车被提出使用ALGaAs红色高亮度LED作为汽车高位制动灯，至此为LED技术进入汽车照明市场拉开帷幕。在90年代，LED技术不断研究和发展，在1991年有研究学者研发出以磷化铝镓铟制作的四元素高亮LED。该项发明为汽车光源LED技术化铺平了前进的道路。随着进入21世纪，经济飞速发展的同时LED技术也在不断前进，并且取代了真空荧光、白炽灯等传统光源，且LED灯组合后在汽车仪表背光灯、阅读灯、顶灯、操作快关、门锁灯等车内照明。除此之外LED可靠性强、体积小、响应速度快、色纯度高、使用寿命长等优点均得到突显。近两年LED车灯在倒车灯、位置灯、制动灯、信号灯、雾灯、牌照灯等方面广泛使用，逐渐形成LED汽车灯具产业化。

近些年来随着LED技术发展，高亮度输出LED模块也成功面试，例如OSTAR 白色LED模块、白色Luxeon LED模块，让LED技术在前照灯上应用的可行性大大提高，且引领了新一代前灯技术潮流。但是因为成本的限制，LED前照灯一般只在豪华高级车辆上安装使用。

3 LED技术的优势

LED技术代替卤钨灯、白炽灯完全是因LED本身的特点所决定，其作为一种冷光源LED具有非常多的优点。例如节能环保、发光效率高、寿命长、单色性好、抗震性好、光谱窄、利用率高、应用灵活、响应速度快等优点。

3.1 节能环保

近些年来LED技术的发光效率得到显著的提升，在2009年白光LED发光效能达到了701 m/W，且LED灯具将大部分能量转化为光能，只有小部分转化为热能。一辆最普通的轿车所有外部灯具均使用白炽灯和卤钨灯，总体功率高达600 W，若是均使用LED灯替换，那么总功率仅有60～100 W，因此可见LED光源节能潜力非常大。虽然LED技术在制作方面具有较高的成本，但从长远角度可以看出使用LED是汽车灯具技术进步的必然结果，其将对整车节能方面有非常大的贡献。

3.2 前照灯光色辨别

目前路标几乎都采用被动辉光反射的方式。而现在已经开始研发光谱与日光接近的LED，这便会使得它发出的光被物体反射的有效性高于其他光源，使司机在远处便可尽早发现，提高行车安全，并可以让司机在夜晚如白天一样看清交通标志。

3.3 前方照亮防眩

白色LED光源色温在5500～6000 K，所以白色LED光源比氙气光源更接近自然光（4800～6000 K），此类光线会使得驾驶者不会因光线有疲劳感。相关研究资料表明，高强度气体放电等短波阶段对人眼造成眩目效果非常明显。进行HID灯具光学设计时，需将光谱中最差的部分推至其设计光型边缘，因为这些区域是驾驶人员不会注意的地方，从而降低其对眼睛的干扰，然而迎面行驶来的驾驶员在车辆越过上述区域时，蓝光仍然会引起对方眩目，从而影响车辆的行车安全。因此在防眩目方面，灯具设计时应在<450 nm波段的光中，增加450～510 nm波段的光，从而降低行驶人员的不适感，提高边缘区域视觉。此种方法不仅不会引发邻车或者会车驾驶人员的视觉障碍，同时还可确保本车驾驶人员的视觉舒适程度。

4 结语

LED自从被发明，便凭借自身的可靠性强、色纯度高、体积小等优点得到汽车照明行业的青睐，为当代人们打开了一个全新的技术领域。即使其成本较高，但在近些年中推出的新车型中LED汽车灯具已经被广泛应用。在不久的将来，汽车灯具将会全部使用LED光源。

参考文献

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