汽车 LED 前灯在形式和功能上的演变

本文作者

Tony Armstrong

凌力尔特公司   电源产品部  产品市场总监

成本和复杂性阻碍了 LED 车前灯的普及，但是 Tony Armstrong 认为：诸如矩阵式光束控制等功能将把此项技术推至重要位置。

尽管 LED 在汽车前照灯中的应用有一些闪亮的例子，但是其采用率的增长速度仍然不如人们预期的那么快，相对于面向普通照明之固态照明 (SSL) 产品的激增而言尤其如此。汽车应用提出了一种独特的设计挑战，而且成本处于相对较高的水平。然而，LED 有望在车前灯中增添独特的功能。而且，我们将提出一种能够打造出拥有坚固型功能之车前灯系统的设计选项

有兴趣阅读更多有关 LED 之汽车应用的文章和发布吗?

您可以将普通照明和汽车照明作比较。我们都还记得传统的钨丝灯泡。在 2013 年底，大多数美国家庭中常用的 40W 和 60W 白炽灯泡禁止在美国制造或从国外进口；不过，它们仍然可以采购。另外还应注意的是，75W 和 100W 灯泡在 2012 年就逐步地淘汰了。

这些灯遭到淘汰的原因是，美国环境保护署 (EPA) 要求提高电-光输出功效。这么要求的主要理由是，有助于降低电耗 (因此降低了发电量)，因为事实上，美国住宅照明约占美国电力消耗的 14% (数据来源： Energy Information Administration)。固态 LED 照明灯仅需要约 1/8 的电力，就可产生同等流明的光输出，因此 LED 灯已经成功进入了我们今天的世界。

照明灯从白炽灯到固态电子灯的演变过程与目前发生在汽车行业中的车辆照明的转变类似。尽管红光 LED 灯已经用在尾灯中 10 多年了，但是只是在最近，汽车内部和前向照明系统的变化才导致 LED 灯的采用率出现了显着提高。例如，超过 70% 的汽车内部指示灯和超过 45% 的仪表显示器背光照明采用了 LED 灯。相比之下，目前 55% 的白天行车灯 (DRL) 和大约 5% 的前灯采用了 LED 灯。尽管前灯 (近光、远光、雾灯) 代表着最大的商机，但也是渗透率最低的市场，很多人发现了这一矛盾，我就是其中之一。出现这种明显矛盾的主要原因之一是成本，汽车制造商无法以消费者愿意支付的价格提供 LED 前灯。

汽车前灯

在探讨前灯采用率低的背景原因之前，了解一下为什么很多驾驶员甚至原始设备制造商都偏爱 LED 照明解决方案，而这是很有用的。LED 照明解决方案受到偏爱的原因包括但不限于以下各项：

• 性能和设计灵活性 ―  LED 外形尺寸小，因此提供了设计灵活性，LED 还提供范围很大的调光能力。记住，人眼对光输出的微小偏差是非常敏感的。
• 节能和较低的二氧化碳排放量 ―  LED 不仅具备较高的功效，因而降低了为它们供电所需的能量，而且还具备显着地延长的生命周期。
• 成本 ―  这个特点似乎与直觉相悖，但是在非前灯应用中，成本持续下降、耐用性和卓越的质量已经使 LED 成为最终消费者价值的新标准。
• 监管 ―  很多政府法规规定了对白天行车灯和前灯以及其他照明应用的要求，这些法规导致对 LED 照明的需求增大了。

奥迪被普遍认为是 LED 应用的领导者，我想，任何人对这一点都不会感到惊讶，因为奥迪在几乎任何外部汽车照明应用中都使用了 LED。任何人在后视镜中看到奥迪著名的 "眼眉" 白天行车灯，都会觉得非常引人注目。此外，奥迪是第一家使用 LED 前灯的汽车制造商，用在了 2004 年的奥迪 R8 中。 而且，该公司因其能够引导光束 (图 1 示出了光束控制的一个实例) 的矩阵式车前灯而广为人知。

图 1：此图示出了矩阵式 LED 车前灯是怎样散射光的

那么， LED 前灯为什么没有像用于其他形式汽车照明的 LED 那样流行起来呢? 答案当然是成本。可以取代 LED 前灯的其他产品包括：白炽灯、卤素灯或高密度放电 (HID) 氙气灯。可比 LED 灯的价格可能比卤素前灯 (1962 年首先在欧洲推出，但直到 1978 年才在美国得到采用) 高 100%，比 HID氙气灯 (要实现与 HID 氙气前灯可比的性能，需要一个比更低性能卤素灯价格高得多的 LED 解决方案) 高 1.5 倍。顺便提一句，首款 HID 氙气前灯出现于 1991 年的宝马 7 系列中。

哪里适合 LED

一般而言，LED 前灯的亮度介于卤素灯和 HID 灯之间，但是 LED 灯的光线聚焦度高得多，而且还可以控制产生不同形状。此外，由于 LED 灯尺寸很小，因此允许使用各种摆放和安装方式，汽车制造商能够开发各种形状的 LED 灯和组装方法，以完美地与车型相配。

尽管 LED 发光时不产生热量，但是通电时，在它们的发射器底部确实