LED車燈未來發展趨勢及應用分析

LED車前照燈在歷經近年來的技術驗證、概念車展示等開發階段之后，終于迎來了有望應用于量產車的入市前景，其標志性事件有三個：豐田的凌志 LS600h是世界上首個采用LED前照光源的上市車，不過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白金版多功能運動車，是首款采用LED前照燈的多功能運動車。

阻礙LED光源迅速開拓車用市場的不利因素

上述里程碑式的事件是否意味著LED前照燈將立馬成為主宰車用光源領域的創新技術？據行家們預測：也許不會。因為就算是LED的成本能夠按照摩爾定律的預見速率持續下降，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，則需經過一段更加漫長的時間歷程。

據Hella（海拉）公司總裁Fischer稱，車用LED的規模目前僅占其光源市場百分之幾的小份額，故對向大批量的型號（諸如GM/雪佛蘭部的 Malibu款之類車型）的配套供貨極感興趣。但LED欲達到向Malibu車型那樣大批量的供貨水平，尚需克服一系列的技術和成本難題，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車燈會很快井噴入市，而把HID淘汰出局。顯然，目前的態勢并非如此，雖然一直期望LED技術能演進得比現實要快一點?？磥沓杀靖卟⒎鞘亲璧KLED面市的唯一因素，仍然有技術性能方面的挑戰性難題需要攻克。

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

目前LED供應鏈的主流狀況是：海拉供給通用凱迪拉克Escalade車型的LED光源元件是向歐司朗（Osram）采購的；而小糸車燈（Koito）的LED則使用Nichia公司的光源產品，再配套于豐田的LS600h車型；飛利浦Lumileds把LED光源供應給AL（汽車照明）公司，再由后者為奧迪R8配置車燈系統。

據Koito的歐美經營部經理稱，他們不會劃地為牢而自我限定光源的種類及其采購廠商，無論產自于誰（飛利浦、歐司朗、或豐田Gosei）都可以買。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，想觀察一下：哪家器件廠商的產品技術能進步得最快、性價比最高。

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。另據海拉通報：最新的LED研發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，發自同樣功耗芯片的LED光強度將會提升50%。此事不僅意味著LED燈具將更加明亮，而且體現了其能耗的削減，從而改善整車的燃油經濟性。

據估計，用LED取代鹵素燈具能提升整車的mpg（每加侖燃油的行駛英里數）指標約0.25。而到歐洲實施白天開燈行駛法規時，更可把該mpg提升值擴大至0.5。凌志的車型經理指出，應用LED燈具對整車燃油經濟性的改善將會有很大的貢獻。

然而，光強密度更高的LED也要散發出更多的熱量，而燈具的緊湊布置又使得可供散熱的面積趨小。誠然屬半導體類別的低能耗LED器件的發熱比鹵素燈或 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傳導的。

LED的熱管理是個大難題

即使較小的熱量要集中到芯片大小的器件上去傳導和發散，因裝置的熱容量小也會引起LED溫度的驟升。LED的工作溫度必須保持在150℃以下的范圍。對該散熱問題的一種解決方案是：在一個燈具中使用數目較多的LED發光元件，讓單件的發熱量較小，再把它們布置在較大的空間內使其易于散熱。這就是小糸車燈在為豐田的凌志LS600h配套前照燈時所采用的手法。

凱迪拉克EscaladePlatinum每個前照燈由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式散熱裝置--冷卻風扇（與臺式電腦中的內置小風扇類似）。

據海拉稱，熱管理是讓他們特別費心勞神的設計領域，在方案選擇上側重依靠虛擬仿真手段來評估優化，而在模擬工具（仿真軟件包）的選用上則必須通過足夠實驗數據的考證。他指出，對熱管理問題的挑戰不僅來自于熱傳導，可借助于熱池裝置把LED元件所生成的熱量取出來，而且還要解決通風問題，讓熱量從燈具裝置里散發出去。若僅靠自然通風顯然是不夠的，所以海拉決定給燈具加上內置風扇。

法雷奧的熱管理策略堪稱一絕。它為LED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，自動切換到削減燈具供電功率20%的該安保模式。據稱，這種程度的供電功率降低對燈光的亮度影響甚微，但卻能顯著地壓制住發熱水平。

LED光源的車用優勢

既然遭遇到上述的種種成本障礙和層層技術難關，為什么整車廠商及其照明系統供應廠商仍然要咬定青山不放松地全力推進LED上馬入市呢？

其原因出于：這種新光源能夠使得汽車燈具的風格設計和造型布置具有空前的靈活性而適于車型的個性化，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統統淘汰出局而獨霸車燈市場。

據凱迪拉克EscaladePlatinum的車型產品經理稱，LED的發光色譜接近于日光，這使得它發出的光被物體（諸如道路交通的指示標牌/線）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現而提高行車安全。他指出，路標幾乎都采用被動輝光的反射方式，因為LED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現并看清交通標志。

LED車燈的色溫為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。所以在進行HID燈具的光學設計時，需把光譜中最藍的部份推移至其射點光斑的邊緣，因這些區域是本車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。

但對于迎面駛來的會車司機而言，仍在車輛越過該邊際區域時藍光會引起對方眩目而影響會車安全。在防眩目干擾方面，LED大燈擁有潛在的優勢：既能保護本車司機的舒適視覺，也不會引起鄰車/會車司機的視障。因豐田凌志車的前照燈的近/遠程光采用了不同的光源（LED/鹵素燈），所以LS600h的車主可能會被不同光源的顯著色差所困擾。