LED技術(shù)在汽車(chē)燈具中的應用

摘要: 作為汽車(chē)行駛必不可少的安全部件，汽車(chē)燈具在汽車(chē)主動(dòng)安全方面的作用至關(guān)重要。80 年代后期伴隨高亮度發(fā)光二級管技術(shù)的出現，LED 在汽車(chē)外部照明的應用成為可能。LED 可靠性強、使用壽命長(cháng)、色純度高、響應速度快、體積小便于設計等優(yōu)點(diǎn)，使其在車(chē)外照明方面得到越來(lái)越普遍的應用。進(jìn)入*一世紀，LED 車(chē)燈已經(jīng)成為汽車(chē)潮流的新寵，被廣泛應用于轉向燈、制動(dòng)燈等信號燈具上，并應用于前照燈，實(shí)現了與AFS 系統的結合。

　　1 引言

　　1885 年，德國工程師卡爾·本茨(Karl. Benz)研制出世界第一臺汽油機為動(dòng)力的三輪內燃機車(chē)，汽車(chē)由此誕生并迅速發(fā)展起來(lái)。但是，要在夜間或照明不足的區域行駛，就必須有照明燈具，由此在十九世紀80 年代產(chǎn)生了第一盞汽車(chē)前照燈———老爺車(chē)懸掛式汽燈，并在1912 年出現了第一款電氣前照燈。早期汽車(chē)前照燈用的是鎢絲白熾燈，昏黃的燈光只適合速度較慢的汽車(chē)。在車(chē)輛日益增多、車(chē)速不斷提高的形勢下，汽車(chē)前照燈又發(fā)展為亮度更高的鹵鎢前照燈、高強度氣體放電前照燈，并出現近光燈、遠光燈、前霧燈等多個(gè)燈種。同時(shí)，照明僅是瞻前已經(jīng)不夠，還需左顧右盼和免除后顧之憂(yōu)，由此誕生如制動(dòng)燈、轉向燈、后霧燈等一系列燈種，為避免夜晚行車(chē)的追尾或轉彎時(shí)的相撞起了關(guān)鍵性作用。

　　作為汽車(chē)行駛必不可少的安全部件，汽車(chē)燈具在汽車(chē)主動(dòng)安全方面的作用至關(guān)重要。據統計，夜晚或自然光線(xiàn)不足的情況下發(fā)生的交通事故占總事故的25% ，并且50% 的傷亡事故發(fā)生在夜間。在100 多個(gè)ECE 法規中，與車(chē)燈有關(guān)的法規就有近40個(gè)。我國目前汽車(chē)產(chǎn)品的70 多項強制性檢驗中，與車(chē)燈有關(guān)的項目就占了近25 個(gè)。

　　因此，為提高行車(chē)安全，越來(lái)越多的新技術(shù)被逐漸應用到汽車(chē)燈具中，如側轉向燈的光纖傳導技術(shù)、前照燈AFS 技術(shù)等。當然，這其中也包括發(fā)光二極管技術(shù)( Light Emitting Diode，簡(jiǎn)稱(chēng)LED) 在汽車(chē)燈具尤其是在汽車(chē)前照燈上的應用。近幾年的汽車(chē)設計中，LED 車(chē)燈的使用越來(lái)越多，給汽車(chē)外觀(guān)增加現代感的同時(shí)，也為更多人所熟悉，并引領(lǐng)當今汽車(chē)燈具發(fā)展的潮流和方向。

　　2 LED 技術(shù)在汽車(chē)燈具中的應用

　　LED 是一種場(chǎng)致發(fā)光光源，它是將電直接轉化為光能的半導體器件。LED 發(fā)光原理是在p-n 結兩端上加正向電壓，則p 區中空穴會(huì )流向n 區; n 區的電子會(huì )流向p 區。隨著(zhù)電子空穴對的復合放出能量，其中一部分能量轉化為熱，另一部分能量轉化為光。這種新一代固態(tài)冷光源于20 世紀60 年代問(wèn)世，并在儀表、電信等信號指示上獲得初步應用，形成了LED 早期的應用市場(chǎng)， 但由于其光強度、光衰減等性能指標問(wèn)題還無(wú)法在汽車(chē)燈具中獲得廣泛應用。

　　80 年代后期伴隨高亮度發(fā)光二級管技術(shù)的出現，LED 在車(chē)外照明信號的應用成為可能。典型標志性事件為: 1988 年Nissan 在280Z 汽車(chē)上首次使用STANLEY 生產(chǎn)的72 只AlGaAs 紅色高亮度LED作為汽車(chē)高位制動(dòng)燈。從此，LED 正式進(jìn)入汽車(chē)照明市場(chǎng)。

　　90 年代，LED 的材料開(kāi)發(fā)不斷演進(jìn)，Toshiba 和Hewlett-Packard 在1991 年共同開(kāi)發(fā)出以磷化鋁鎵銦(InGaAlP) 制成的四元素高亮度LED。在技術(shù)上和批量生產(chǎn)上，為汽車(chē)燈具光源的LED 化鋪平了道路。

　　進(jìn)入*一世紀，LED 技術(shù)突飛猛進(jìn)，并逐漸取代白熾燈、真空熒光等傳統光源被廣泛組合應用到汽車(chē)儀表背光照明、操作開(kāi)關(guān)、頂燈、閱讀燈、門(mén)鎖燈等車(chē)內照明上。另外，LED 可靠性強、使用壽命長(cháng)、色純度高、響應速度快、體積小便于設計等優(yōu)點(diǎn)得以突顯，在汽車(chē)外部照明方面也得到越來(lái)越普遍的應用。特別是最近幾年，LED 車(chē)燈被廣泛應用于轉向信號燈、制動(dòng)燈、位置燈、倒車(chē)燈、霧燈、牌照燈等燈具上，已經(jīng)成為汽車(chē)潮流的新寵。

　　目前，80% 以上的歐系和日系汽車(chē)安裝了LED 高位制動(dòng)燈。市場(chǎng)上幾大汽車(chē)領(lǐng)導廠(chǎng)商也不斷推出以L(fǎng)ED 為光源的新型汽車(chē)， 像日系的Toyota、Mitsubishi、Honda、Nissan 等廠(chǎng)商推出的Teana、Crown、Reiz，美系通用汽車(chē)旗下的Cadillac、Buick，以及德系車(chē)廠(chǎng)的Mercedes-Benz、BMW、AUDI 等都已采用LED 尾燈，并逐漸形成了LED 汽車(chē)燈具的產(chǎn)業(yè)化。

　　伴隨LED 模塊技術(shù)的發(fā)展， 高亮度輸出LED模塊也成功面世， 如Lumileds 研制的白色LuxeonLED 模塊、OSRAM 的“OSTAR” 白色LED 模塊，使得LED 在汽車(chē)前照燈上的應用也成為可能，并引領(lǐng)了新一代前照燈技術(shù)的潮流。但由于高成本的限值，目前的LED 前照燈主要應用在高級豪華車(chē)輛上。2004 年， Audi A8 6. 0L 豪華車(chē)第一次使用Lumileds 的6 個(gè)白色Luxeon LED 作為日間行車(chē)燈。

　　2007 年，日本豐田汽車(chē)推出了Lexus 頂級混合動(dòng)力車(chē)“LS600h”和“LS600hL”，成為全球首次配備使用全白光Nichia LED 前照燈的量產(chǎn)車(chē)( 見(jiàn)圖1)。

圖1 Audi A8 日間行車(chē)燈( 左) 及豐田全白光Nichia LED 前照燈( 右)