LED車頭燈前景探討 散熱及亮度問題惹爭議

　　汽車光源在照明領域中占據著舉足輕重的地位，其產量約占整個照明光源總產量10%左右。如果把一輛車的照明全部換成LED,大約需用掉400~600顆LED.其實，早在10年前，LED就邁上了進軍汽車領域的征程。目前，LED在整車內外部照明光源的比重已經超過了80%.

　　環(huán)保加耐用LED車前燈初露端倪

　　汽車頭燈對于LED來說，一直是一塊難啃的骨頭。因為照明距離和亮度的問題，LED甚少用于頭燈照明。通過使用高效率的驅動器可有效應對散熱問題

　　“毫無疑問，大部分汽車前燈仍然是白熾燈。”凌力爾特公司電源產品產品市場總監(jiān)Tony Armstrong坦率地說，“不過，這種優(yōu)勢從現在開始會受到來自高強度放電（HID）燈和高亮度（HB）LED 前燈的壓力?！?HID燈在上世紀90年代末期率先被作為汽車前燈使用。不過，這種燈的生產和制造非常昂貴，因此它們的使用一直僅限于高端汽車。

　　“目前大約15%的新車配備的是HID.”安森美半導體汽車產品營銷工程師Paul Decloedt估計。但由于HID光輸出太強，對接近的汽車、行人構成刺眼的風險。

　　此外，HID啟動瞬間需要3.5萬伏的高壓，可能會干擾車內音響等電器。據試用過氙氣燈的車主表示，氙氣燈在雨雪霧天氣下的穿透力比較差。Paul Decloedt 表示：“也沒覺得和鹵素燈差多少?！?BR>
　　因此，Tony Armstrong更看好HB LED,他認為HB LED將取代HID在車前燈的應用。他說：“HB LED 前燈在下一個10年將出現極高的增長率?！?BR>
　　LED 遠光燈和前光燈的主要瓶頸在于熱管理

　　不難發(fā)現，LED前燈大多出現在高檔車，尤其是跑車更為多見。Paul Decloedt認為：“使用LED前照燈可以在車輛造型方面獲得更多的變化。”由于LED前燈比白熾燈、HID更緊湊，汽車整體設計也可以更具流線性。 Paul Decloedt進一步指出，“緊湊”不僅僅是LED燈本身尺寸更小，還在于光學部件和電子電路也隨著采用LED而相應地瘦身。

　　此外，LED還有其它許多優(yōu)勢，如瞬間導通、不需要預熱、更易于控制亮度等。另外，不要忘記LED闖入照明界的殺手锏--長壽命。由于LED使用壽命長，消除了更換頭燈“燈泡”的問題。

　　汽車界節(jié)能環(huán)保風盛吹，LED的出現恰好符合了綠色高效的環(huán)境要求?！癓ED是綠色光源，光譜中單色性好，沒有多余紅外、紫外等光譜，不含有害物質汞，輻射也很少。”深圳世強電訊有限公司資深應用工程師劉偉表示，LED光源具有更高的流明，而且 LED是固態(tài)照明光源，與HID燈不同，沒有石英玻璃等易損可動的部件，具有出色的抗震性，故障也極低，幾乎可以免維修。

　　LED 頭燈亮度仍有爭議

　　在標配LED頭燈的Lexus RX450h論壇上，正在熱議RX450h的LED頭燈。“即使打在前方音色車的保險桿上，切線下也是很淡的藍色光型，連我的頭燈余光辨識度都好過它了?！币晃宦酚鯮X450h的網友如此描述LED頭燈的實際效果。而另一位RX450h車主駁斥道，“只要是開RX450h的車主一定很清楚，LED頭燈超亮，很聚焦，雖然旁邊看起來好像不太亮。LED比HID光源還要集中，尤其是紅綠燈停下來照前面的車子保險桿下沿非常亮，開山路很安全很光亮?！痹撥囍髟葹殡pB擁躉（BMW,Benz），自此對Lexus大為改觀。

　　為比較LED頭燈和HID的性能，更有好事者找來兩輛原廠搭載HID和LED前燈的車型在傍晚17:30測試。在距離水泥墻20m外的測試結果顯示，LED頭燈比HID更亮，但稍微退后些LED就不如HID頭燈了。

　　LED消耗每單位電能產生的光輸出確實比白熾燈高，但單個LED來比，LED的光輸出優(yōu)勢就不那么突出了。為了獲得足夠的亮度，就必須采用LED模塊照明的方式。“一個LED模塊沒能為遠光和近光功能提供足夠的光。因此，你須要為每個近光和遠光功能使用多個LED模塊?！盤aul Decloedt指出，由于汽車前燈是光束應用，每個LED模塊需要一個光學組件（透鏡或反光鏡）?！斑@是LED近光燈和遠光燈價格仍然較貴的一項主要原因?！贝送?，由于LED模塊化照明的特性也導致汽車法規(guī)難以界定采用多個模塊的LED頭燈是否損壞。

　　LED頭燈散熱問題棘手。另外，上述測試進行5分鐘之后，LED頭燈的溫度非常燙手。這又暴露了LED另一個弊端：散熱。Paul Decloedt說，LED遠光燈和前光燈的主要瓶頸在于熱管理。LED發(fā)熱后不僅亮度會降低，而更重要的是，其使用壽命可能會大幅縮短。

　　Tony Armstrong為汽車制造商算了一筆LED前燈系統(tǒng)的功率帳。每個前燈系統(tǒng)都包括為所有照明需求而優(yōu)化的5個LED燈，即近光燈、遠光燈、轉向輔助燈、晝行車燈和轉向信號指示燈。標準前燈一般會需要35W至50W的功率，遠光燈通常需要與標準前燈相同或比其稍高一點的功率，而轉向輔助燈、晝行車燈和轉向信號指示燈需要較少的功率?？傆?，整個前燈系統(tǒng)可能消耗超過200W的電功率，這可能導致一個巨大的熱功耗問題?！斑@對LED車前燈有致命的影響，因為LED燈的輸出和工作壽命會隨高溫而快速劣化?！盩ony Armstrong強調。

　　散熱是最直接的方式。不過，Tony Armstrong提醒頭燈設計者，傳統(tǒng)的散熱裝置將引入另一些問題，包括散熱材料導致的成本和系統(tǒng)總重量的上升?！皯獙ι釂栴}最有效的方法是，通過使用一個極高效率的驅動器（效率超過93%）以最大限度地減少LED驅動電路產生的熱量?！盩ony Armstrong認為這種方法較少之后的熱量可以用安裝在LED前燈的印刷電路板內的少量銅散熱器就可以容易地把產生的熱量散出去。凌力爾特 LT3755-2和LT3756-2在升壓模式時可以提供超過94%的效率，因此無需任何外部散熱措施。

　　海外LED頭燈商用化時間不長，中國本土車廠還沒有任何跟進的動作，大部分廠商仍持觀望態(tài)度。劉偉表示，LED頭燈的價格遠遠高于HID,而且不耐高溫，需要較大散熱片。 “受限于實際熱學設計、LED光衰、電控設計等因素，LED本身的優(yōu)勢能否真實體現出來還有待觀察?！?BR>
　　HID和LED 前燈并駕齊驅

　　盡管國內外采用LED頭燈的進程有所差異，但安森美、凌力爾特、世強電訊都認同，未來車頭燈的趨勢是以 HID、LED為主。“特別是HID具有較高的性價比，應該會得到比較普遍的應用，LED則將會在高端車型應用?！眲ネ嘎?，目前在已經有本土廠商在國產中檔車上考慮加裝HID車燈了。

雖然對成本敏感的汽車很可能將繼續(xù)使用鹵素燈來提供遠光和近光燈功能，但就中檔車而言，Paul Decloedt認為將是HID和LED的天下。20W HID的出現，省去了自動調光功能和噴淋式清洗器（spray washer），令HID的整體成本更具吸引力。Paul Decloedt預計，配備HID的新車數量在未來三四年內將翻一番。

　　而 LED的主場將在其它前照燈應用，如霧燈、轉向輔助燈、轉向指示燈、晝行車燈（DRL）、示廓燈（Position Light）等。Paul Decloedt預計，這些非遠光燈/近光燈功能的LED應用將快速攀升，其采用率將超過HID.“從現在開始的5年內，30%的汽車將配備多種LED前照燈功能”但在LED遠光燈和近光燈方面，Paul Decloedt預計其采用率將不及HID.

　　其實，有過開車經驗的人都會知道，除了頭燈的亮度關系到行車安全之外，頭燈的照明廣度和亮度同樣重要。而實際對比LED和HID頭燈結果為1.5車道：2車道來看，LED在廣度方面仍有待改進?？傊?，LED頭燈進程還有賴于LED進一步降低價格、解決散熱以及二次光學系統(tǒng)的改善。