LED車(chē)燈未來(lái)發(fā)展趨勢及應用分析

LED車(chē)前照燈在歷經(jīng)近年來(lái)的技術(shù)驗證、概念車(chē)展示等開(kāi)發(fā)階段之后，終于迎來(lái)了有望應用于量產(chǎn)車(chē)的入市前景，其標志性事件有三個(gè)：豐田的凌志 LS600h是世界上首個(gè)采用LED前照光源的上市車(chē)，不過(guò)它只在近光燈上應用了LED，遠程光源仍為鹵素燈。奧迪R8以全LED前照燈為其主要特色，而汽車(chē)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(dòng)車(chē)，是首款采用LED前照燈的多功能運動(dòng)車(chē)。

阻礙LED光源迅速開(kāi)拓車(chē)用市場(chǎng)的不利因素

上述里程碑式的事件是否意味著(zhù)LED前照燈將立馬成為主宰車(chē)用光源領(lǐng)域的創(chuàng )新技術(shù)？據行家們預測：也許不會(huì )。因為就算是LED的成本能夠按照摩爾定律的預見(jiàn)速率持續下降，它要低到能與HID（高強度放電）氙燈匹敵的同等價(jià)位也尚需多年；而LED家族的成本若要降到能與鹵素燈不相上下，則需經(jīng)過(guò)一段更加漫長(cháng)的時(shí)間歷程。

據Hella（海拉）公司總裁Fischer稱(chēng)，車(chē)用LED的規模目前僅占其光源市場(chǎng)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(lèi)車(chē)型）的配套供貨極感興趣。但LED欲達到向Malibu車(chē)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料的要慢一些，我們在2004年曾預測：LED車(chē)燈會(huì )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(jìn)得比現實(shí)要快一點(diǎn)?？磥?lái)成本高并非是阻礙LED面市的唯一因素，仍然有技術(shù)性能方面的挑戰性難題需要攻克。

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

目前LED供應鏈的主流狀況是：海拉供給通用凱迪拉克Escalade車(chē)型的LED光源元件是向歐司朗（Osram）采購的；而小糸車(chē)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(chē)型；飛利浦Lumileds把LED光源供應給AL（汽車(chē)照明）公司，再由后者為奧迪R8配置車(chē)燈系統。

據Koito的歐美經(jīng)營(yíng)部經(jīng)理稱(chēng)，他們不會(huì )劃地為牢而自我限定光源的種類(lèi)及其采購廠(chǎng)商，無(wú)論產(chǎn)自于誰(shuí)（飛利浦、歐司朗、或豐田Gosei）都可以買(mǎi)。顯然，照明系統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(guān)察一下：哪家器件廠(chǎng)商的產(chǎn)品技術(shù)能進(jìn)步得最快、性?xún)r(jià)比最高。

當今LED批供貨品的光電轉換（光能密度）指標達到每瓦80流明（80lm/W）以上，而HID燈為 90lm/W，鹵素燈則是201m/W。另?yè)＠▓螅鹤钚碌腖ED研發(fā)原型的該項指標已高達161lm/W。海拉亦預測：在今后的3-5年間，發(fā)自同樣功耗芯片的LED光強度將會(huì )提升50%。此事不僅意味著(zhù)LED燈具將更加明亮，而且體現了其能耗的削減，從而改善整車(chē)的燃油經(jīng)濟性。

據估計，用LED取代鹵素燈具能提升整車(chē)的mpg（每加侖燃油的行駛英里數）指標約0.25。而到歐洲實(shí)施白天開(kāi)燈行駛法規時(shí)，更可把該mpg提升值擴大至0.5。凌志的車(chē)型經(jīng)理指出，應用LED燈具對整車(chē)燃油經(jīng)濟性的改善將會(huì )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。誠然屬半導體類(lèi)別的低能耗LED器件的發(fā)熱比鹵素燈或 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(lái)傳導的。

LED的熱管理是個(gè)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和發(fā)散，因裝置的熱容量小也會(huì )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(wèn)題的一種解決方案是：在一個(gè)燈具中使用數目較多的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使其易于散熱。這就是小糸車(chē)燈在為豐田的凌志LS600h配套前照燈時(shí)所采用的手法。

凱迪拉克EscaladePlatinum每個(gè)前照燈由7枚LED光管構成，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(dòng)式散熱裝置--冷卻風(fēng)扇（與臺式電腦中的內置小風(fēng)扇類(lèi)似）。

據海拉稱(chēng)，熱管理是讓他們特別費心勞神的設計領(lǐng)域，在方案選擇上側重依靠虛擬仿真手段來(lái)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(guò)足夠實(shí)驗數據的考證。他指出，對熱管理問(wèn)題的挑戰不僅來(lái)自于熱傳導，可借助于熱池裝置把LED元件所生成的熱量取出來(lái)，而且還要解決通風(fēng)問(wèn)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置風(fēng)扇。

法雷奧的熱管理策略堪稱(chēng)一絕。它為L(cháng)ED燈具設定了一種確保安全的工作模式，即當燈具的溫度升到預定的警戒值時(shí)，自動(dòng)切換到削減燈具供電功率20%的該安保模式。據稱(chēng)，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(zhù)地壓制住發(fā)熱水平。

LED光源的車(chē)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(chē)廠(chǎng)商及其照明系統供應廠(chǎng)商仍然要咬定青山不放松地全力推進(jìn)LED上馬入市呢？

其原因出于：這種新光源能夠使得汽車(chē)燈具的風(fēng)格設計和造型布置具有空前的靈活性而適于車(chē)型的個(gè)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存的其它照明技術(shù)統統淘汰出局而獨霸車(chē)燈市場(chǎng)。

據凱迪拉克EscaladePlatinum的車(chē)型產(chǎn)品經(jīng)理稱(chēng)，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牌/線(xiàn)）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)現而提高行車(chē)安全。他指出，路標幾乎都采用被動(dòng)輝光的反射方式，因為L(cháng)ED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)現并看清交通標志。

LED車(chē)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，鹵素燈光為黃色3000K。所以在進(jìn)行HID燈具的光學(xué)設計時(shí)，需把光譜中最藍的部份推移至其射點(diǎn)光斑的邊緣，因這些區域是本車(chē)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(lái)的會(huì )車(chē)司機而言，仍在車(chē)輛越過(guò)該邊際區域時(shí)藍光會(huì )引起對方眩目而影響會(huì )車(chē)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(chē)司機的舒適視覺(jué)，也不會(huì )引起鄰車(chē)/會(huì )車(chē)司機的視障。因豐田凌志車(chē)的前照燈的近/遠程光采用了不同的光源（LED/鹵素燈），所以L(fǎng)S600h的車(chē)主可能會(huì )被不同光源的顯著(zhù)色差所困擾。