汽車LED燈具發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)分析

楊培善，白 銀，周方成

（宿州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 宿州 234000）

汽車燈具是汽車安全行駛中的一個(gè)關(guān)鍵因素。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和LED照明技術(shù)的日漸成熟，LED照明技術(shù)從開始應(yīng)用于汽車內(nèi)部照明，逐漸應(yīng)用到了汽車外部照明如汽車頭燈、轉(zhuǎn)向燈及后尾燈等。在汽車內(nèi)部LED照明的發(fā)展已經(jīng)十分成熟；在汽車外部LED車燈發(fā)展到了包括前照燈、霧燈、尾燈、制動(dòng)燈、轉(zhuǎn)向燈、日行燈等各種照明。相對于傳統(tǒng)照明燈具，LED燈具因其尺寸小、易于變化等特點(diǎn)，已經(jīng)被許多中高檔汽車作為前照燈，豐富了現(xiàn)代汽車的外觀造型設(shè)計(jì)，提高了汽車品牌的辨識度。在不久的將來，隨著LED技術(shù)不斷提升與汽車燈具市場的逐漸成熟，LED照明技術(shù)在汽車照明領(lǐng)域的發(fā)展前景將會越來越好。

1 汽車燈具的發(fā)展及LED燈具的優(yōu)點(diǎn)

1.1 汽車燈具的發(fā)展

隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車燈具由最原始白熾燈逐漸發(fā)展到鹵素?zé)簟㈦瘹鉄艉蚅ED燈。近幾年來，LED技術(shù)在汽車照明系統(tǒng)中占有越來越重要的地位，從最初的汽車室內(nèi)照明如儀表燈、背光照明、閱讀燈等最基本的照明應(yīng)用，逐漸發(fā)展到外部照明如遠(yuǎn)近燈、日間行車燈、轉(zhuǎn)向燈、高位制動(dòng)燈及組合尾燈等?，F(xiàn)在汽車尾燈已經(jīng)基本上在所有車型上得到應(yīng)用，遠(yuǎn)近燈正在逐漸成熟，智能LED車燈與激光車燈將是未來汽車燈具的發(fā)展趨勢。

雖然LED光源是一種非常理想的光源，但完全取代傳統(tǒng)光源還需一定的過渡期。因?yàn)長ED光源制作成本高昂、技術(shù)有待提高以及法規(guī)不健全，所以LED全面應(yīng)用于汽車前照燈還需要一定的時(shí)間，全面取代鹵素?zé)艉碗瘹鉄衄F(xiàn)階段還不現(xiàn)實(shí)。但是LED技術(shù)在不斷進(jìn)步，使用成本逐年下降，在汽車照明中的廣泛而全面的應(yīng)用只是時(shí)間問題。安全環(huán)保和智能化是LED車燈的發(fā)展趨勢，并且在逐年成熟。未來還將出現(xiàn)如激光照明等更有優(yōu)勢的照明技術(shù)，來帶動(dòng)汽車照明技術(shù)不斷進(jìn)步。

1.2 LED車燈的優(yōu)勢

目前汽車上主流的前照燈還是鹵素?zé)艉碗瘹鉄?，與傳統(tǒng)車燈相比LED燈具具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

1）節(jié)能環(huán)保：LED車燈在同等亮度下需要的電壓低、電流小，因此比傳統(tǒng)鹵素?zé)襞c氙氣燈更節(jié)能，能耗僅為傳統(tǒng)燈具的1／10。LED燈具不含汞、鉛等對環(huán)境有污染的元素，且能耗低，可以降低油耗、防止汽車電路過流引起損壞。

2）亮度與光色可調(diào)：LED車燈設(shè)計(jì)者可根據(jù)需要調(diào)節(jié)亮度與光色，燈具模式可隨意變換，造型更加時(shí)尚和多樣化。

3）使用壽命長、抗震性好：當(dāng)前汽車LED燈具理論使用壽命可達(dá)6～10萬小時(shí)，許多汽車燈具的實(shí)際使用壽命已經(jīng)達(dá)到當(dāng)前的極限值；LED的結(jié)構(gòu)中易損部件少、抗震性好。

4）LED元件體積小、質(zhì)量輕：這種優(yōu)勢可以讓汽車廠商在燈具設(shè)計(jì)上更加靈活，發(fā)光純度更高，色彩更清晰鮮艷。

5）安全性突出：尾燈點(diǎn)亮無延遲，相對于傳統(tǒng)燈具響應(yīng)時(shí)間快。LED尾燈響應(yīng)時(shí)間僅僅只有幾十納秒，更快的響應(yīng)時(shí)間可使后車駕駛員更早反應(yīng)；會車時(shí)防眩目干擾，不會引起會車駕駛員的視礙，達(dá)到減少交通事故發(fā)生的目的。

2 LED燈具國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 汽車LED照明產(chǎn)業(yè)總體現(xiàn)狀

隨著LED技術(shù)的發(fā)展和LED廠商的涌入，LED照明產(chǎn)業(yè)在激烈的競爭中快速發(fā)展。2014～2018年的LED技術(shù)產(chǎn)業(yè)的復(fù)合成長率約為9%。其中，車外照明應(yīng)用的汽車日行燈與汽車前照燈是發(fā)展勢頭最為迅猛的兩大產(chǎn)品，其產(chǎn)值年復(fù)合成長率分別約為21%和48%。

與傳統(tǒng)鹵素?zé)艏半瘹鉄舻日彰骷夹g(shù)相比，LED照明其特有節(jié)能環(huán)保、體積小、質(zhì)量輕、使用壽命長、抗震性好等優(yōu)點(diǎn)，而LED車燈設(shè)計(jì)也正在朝著節(jié)能環(huán)保、小體積、造型豐富等美觀方向發(fā)展。正是LED燈具的這種優(yōu)勢使得LED照明技術(shù)迅速發(fā)展，LED車燈產(chǎn)業(yè)發(fā)展整體穩(wěn)步增長，車用LED外部照明也逐漸在中低端車型中得到了普遍應(yīng)用。LED遠(yuǎn)近燈與霧燈等外部應(yīng)用2014～2018年復(fù)合成長率高達(dá)到了驚人的48%，與之相配套的內(nèi)部儀表板等車用面板也得到了一定程度的增長，車用面板LED需求逐年增加，也成為LED廠家互相爭取的對象。隨著LED車燈產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步成熟，與之相關(guān)的產(chǎn)業(yè)也得到了逐步發(fā)展，吸引了很多無論在LED前裝市場還是在后裝市場都有不凡實(shí)力的臺灣LED廠商進(jìn)入到車用照明領(lǐng)域。

2.2 國內(nèi)LED車燈發(fā)展現(xiàn)狀

近幾年來，LED日間行車燈已經(jīng)不再是高端車的標(biāo)志。國內(nèi)市場上，合資車型與自主品牌車型都爭相在汽車上應(yīng)用LED車燈來吸引消費(fèi)者，尤其是日間行車燈已然成為了所有車型的標(biāo)配。中國已經(jīng)發(fā)展成了汽車產(chǎn)銷大國之一，行車安全對于人們來說也已經(jīng)成為了一個(gè)重要的問題，所以日間行車燈也就不再是高檔豪華汽車獨(dú)有的標(biāo)志性燈具，而是真正成了所有車型標(biāo)配的可以提高行車安全的必需品。眾多國內(nèi)外汽車品牌在中國都紛紛推出別具一格的LED前照明燈和組合后尾燈，受到愛車一族的青睞，并發(fā)展成了自己的品牌標(biāo)識。

目前，國內(nèi)LED燈具開始被普及，價(jià)格也在消費(fèi)者能接受的水平，整個(gè)LED車燈設(shè)計(jì)越來越個(gè)性化和藝術(shù)化。中國自主品牌汽車大多是中低檔車，主要應(yīng)用于高位制動(dòng)燈、側(cè)轉(zhuǎn)向燈和組合尾燈，因?yàn)樵谡彰骶嚯x和亮度、光學(xué)、電子控制、熱管理領(lǐng)域的問題，LED甚少用于頭燈照明。

中國臺灣生產(chǎn)LED芯片的生產(chǎn)基地，它占據(jù)著全球近半的LED市場，中國大陸多數(shù)廠家僅僅只提供樹脂封裝的加工，國內(nèi)LED企業(yè)所生產(chǎn)出來的以中低檔為主的LED產(chǎn)品又很難達(dá)到國外廠商的汽車級使用標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)LED企業(yè)又很難成為國外品牌車型的LED供應(yīng)商，自主品牌的中低檔車對LED車燈的需求量又不是很大，但是隨著民企車企的崛起與汽車燈具快速發(fā)展，國內(nèi)LED企業(yè)必將迎來一個(gè)新的發(fā)展機(jī)遇。

2.3 國外LED車燈發(fā)展?fàn)顩r

歐盟早在2011年就出臺了車輛照明的相關(guān)政策，要求所有新車型中的小轎車、小貨車必須配備日行燈，其他國家也相繼推出相關(guān)政策。正因?yàn)長ED光源特有的節(jié)能環(huán)保、壽命長、抗震性好等優(yōu)點(diǎn)，符合當(dāng)前車輛行車安全以及節(jié)能環(huán)保的發(fā)展趨勢，LED日行燈的快速發(fā)展已是必然趨勢。2008年之后，奧迪汽車在LED照明技術(shù)的應(yīng)用上始終處于領(lǐng)先的地位，特別是日行燈與動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向燈是前幾年奧迪汽車特有的標(biāo)志，其他汽車品牌緊追其后。歐司朗、日亞化學(xué)和飛利浦流明是汽車外部照明市場的前三強(qiáng)，并占大部分市場。盡管也有一部分汽車仍然沒有采用LED照明，其中很多低端車輛為了節(jié)省成本還在采用鹵素?zé)簦灿幸徊糠指叨塑囆腿缱钚碌奶厮估璖型電動(dòng)車雖然售價(jià)為10萬美元左右，但是它也沒有采用LED前照燈，日行燈、轉(zhuǎn)向燈和閱讀燈也不標(biāo)配。但是大多數(shù)汽車的車內(nèi)外燈具都有著LED燈具的影子，LED照明將在未來的幾年迎來快速的發(fā)展，2018年LED車用照明產(chǎn)業(yè)將達(dá)到13億美元左右。

豐田2008款雷克薩斯是首次應(yīng)用了LED前照燈汽車廠商，奧迪緊隨其后，奧迪汽車在R8上也推出了全部由LED組成的前照燈，并且實(shí)現(xiàn)了前照燈的所有功能。奧迪汽車對LED照明燈具實(shí)際應(yīng)用是所有汽車品牌中最快的，其LED前照燈有全系配備的趨勢，其中矩陣式LED頭燈是奧迪最有名的汽車燈具；雷克薩斯在LED頭燈與霧燈的發(fā)展上也別具一格，它配置LED燈具所使用的技術(shù)更加智能和安全。除此之外，歐洲汽車市場對于汽車的碳排放量制定的更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，反而對汽車LED照明技術(shù)也起到了更積極的作用。

3 LED汽車燈具的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 散熱性差

散熱是汽車LED燈具的技術(shù)難題之一，而LED燈具因散熱不達(dá)標(biāo)就會出現(xiàn)光衰。因?yàn)長ED的芯片較小，熱量傳導(dǎo)差，LED晶粒因?yàn)楦邷剡^高會出現(xiàn)光效率降低甚至損壞。

3.2 價(jià)格高

LED芯片的制作難度大，對環(huán)境如溫度和濕度要求苛刻，因此制作成本較高 ，售價(jià)也相對較高。較高的成本妨礙了其在市場的普及，例如某中檔轎車，LED組合后燈幾乎是傳統(tǒng)的白熾燈組合后燈價(jià)格的兩倍。

3.3 維修價(jià)格高

昂貴的維修費(fèi)用是LED前照燈現(xiàn)階段難以普及原因之一。LED的理論使用壽命雖然很長，可是一旦發(fā)生意外故障，那維修的費(fèi)用將會高達(dá)幾千。因?yàn)槿绻鸏ED車燈的燈珠出現(xiàn)損壞，想要維修好則需要更換整個(gè)車燈總成。這一原因?qū)е铝撕芏嘬囍鬟x擇氙氣燈或鹵素?zé)舳艞塋ED前照燈。

3.4 光輻射

光輻射是LED燈具的普遍問題，現(xiàn)階段的LED車燈也不可避免。在 LED前照燈設(shè)計(jì)時(shí)，LED產(chǎn)品潛在光生物輻射危害需要加以規(guī)避，其中藍(lán)光會對人體眼角膜產(chǎn)生一定程度的危害，閃爍與光生物作用也會對人體產(chǎn)生危害。隨著LED技術(shù)與汽車燈具的發(fā)展，LED車燈不但要達(dá)到汽車燈具設(shè)計(jì)者的技術(shù)要求，而且達(dá)到汽車用戶的美觀感受的要求，更重要的是要達(dá)到對人體沒輻射的安全要求。

4 汽車LED技術(shù)展望

汽車照明正在朝著智能化與綠色環(huán)保的方向快速發(fā)展，而LED照明技術(shù)正好符合汽車照明發(fā)展的要求，因此LED照明是現(xiàn)階段汽車照明的最理想光源。隨著人們對汽車整體使用性能更加嚴(yán)格的要求，汽車產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，從而帶動(dòng)LED技術(shù)在汽車照明領(lǐng)域的迅猛發(fā)展。LED車用照明技術(shù)的不斷提升和LED燈具制作成本不斷下降，LED照明在汽車產(chǎn)業(yè)中會得到更加廣泛的應(yīng)用。