我國LED前照燈研發(fā)取得進(jìn)展

　　前照燈是保障汽車安全運(yùn)行的重要部件之一。近幾年來，隨著照明光源技術(shù)的進(jìn)步，汽車前照燈經(jīng)歷了一個從白熾燈到鹵素?zé)粼俚紿ID燈的發(fā)展過程，然而，這些傳統(tǒng)光源均屬于真空或充氣的玻殼燈具，在亮度、壽命、體積、發(fā)熱度、色溫調(diào)整與堅(jiān)固性等各個方面均存在著致命的弱點(diǎn)。led汽車前照燈就是配置LED光源的一種前照燈，與傳統(tǒng)的汽車前照燈相比，具有壽命長、節(jié)能、光質(zhì)好、結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)快（NS級）、電壓低、體積小等優(yōu)點(diǎn)，其已成為國內(nèi)外爭相開發(fā)的熱點(diǎn)。

　　LED前照燈掀起汽車照明領(lǐng)域一場革命

　　當(dāng)前，隨著汽車制造業(yè)的發(fā)展與人民生活水平的提高，汽車燈具的LED化、智能化是當(dāng)今全球燈具發(fā)展的必然趨勢。尤其是LED光源的小巧、堅(jiān)固、長壽、節(jié)能、平面化、智能化等諸多優(yōu)點(diǎn)能滿足人們對汽車安全、舒適、豪華、節(jié)能、環(huán)保與多功能等方面的要求。許多知名的汽車制造商與供應(yīng)商紛紛將此定為汽車工業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，紛紛將汽車照明LED化，以適應(yīng)將來的汽車市場。

　　但在世界范圍內(nèi)，LED前照燈仍處于研制階段，日本小糸車燈公司首先推出了LED前照燈樣燈，德國海拉公司也以獨(dú)具匠心的中心光源配合光纖定向?qū)Ч獾脑O(shè)計(jì)，推出了概念產(chǎn)品。

　　豐田的2008款雷克薩斯LS600Ch成為世界上首款應(yīng)用LED前大燈的車型，該車燈是由日本小糸制作所（KOITO）研制和生產(chǎn)，該款LED前照燈也成為了世界第一只LED前照燈。隨后Audi R8車型也推出了世界第一只全LED前照燈，第一時間使LED前照燈所有功能變成現(xiàn)實(shí)。

　　目前市場上幾款配備LED前照燈的車型有LS600Ch、Audi R8、Escalade Platinum，這三種車型市場售價均超過10萬美元，屬于豪華車型。大眾車型目前還沒有配備LED前照燈的主要原因是LED光源的價格一直比較高，在一定程度上限制了LED前照燈的市場銷量。盡管如此，很多汽車廠家還是將LED前大燈的應(yīng)用列入日程中。

　　隨著LED技術(shù)的不斷成熟和完善，其光源的價格將逐漸下降，未來將會有更多的車型采用LED前照燈。據(jù)日本小糸車燈制作所預(yù)測，2010年日本銷售的新車中將有5%配備LED前照燈，也就是說再過1-2年大眾化車型也有望配備LED前照燈。

　　我國在“十一五”期間對LED汽車燈進(jìn)行了重點(diǎn)部署和研發(fā)。國家863計(jì)劃“半導(dǎo)體照明工程”重大項(xiàng)目，“十一五”首批啟動課題中就安排了“車用LED光源系統(tǒng)開發(fā)”、“轎車前照大燈集成技術(shù)研究”和“大功率LED車燈研究及規(guī)?；瘧?yīng)用”三個相關(guān)研發(fā)課題，分別由常州星宇車燈股份有限公司、吉林東光瑞寶車燈有限責(zé)任公司和天津一汽夏利汽車股份有限公司主持承擔(dān)。目前，前兩個課題都已順利通過驗(yàn)收，一款基于奔騰B50車型的全LED前照燈樣燈問世。奔騰B50全LED前照燈的研制成功標(biāo)志中國在LED前照燈領(lǐng)域已經(jīng)取得了進(jìn)步，縮短了與國際先進(jìn)水平的差距，也標(biāo)志中國在汽車零部件領(lǐng)域自主創(chuàng)新方面取得了卓越的成果。隨著第一只全LED前照燈的誕生，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程也將逐步縮短。

　　奔騰B50車型全LED前照燈樣燈設(shè)計(jì)原理

　　一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　B50前照燈由遠(yuǎn)光燈、近光燈、行車燈、轉(zhuǎn)向燈構(gòu)成，B50的遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)與Mazda6的電路系統(tǒng)相同，即遠(yuǎn)光燈接通的時候，近光燈同時在接通狀態(tài)，設(shè)計(jì)者在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時候，近光燈采用了3顆15W LED，遠(yuǎn)光燈采用2顆15W LED，因此實(shí)際照明的時候遠(yuǎn)光燈是5顆LED同時點(diǎn)亮。而位置燈與轉(zhuǎn)向燈則采用普通LED。下圖是B50前照燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：

　　二、光源選擇

　　選擇LED作為前照燈的光源，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　色溫更高，超過5000K，因此更接近日光水平；

　　超長壽命，比汽車壽命還要長；更低的能耗：

　　近光燈 40W，遠(yuǎn)光燈 45W；占用汽車的空間更??；

　　可以實(shí)現(xiàn)個性化的造型，前照燈中更容易增加個性元素；

　　冷光源，燈內(nèi)的溫度更低，使用普通樹脂材料更環(huán)保；

　　燈光的利用率更高。

　　另外LED產(chǎn)品具備比鹵素?zé)舾叩墓怆娹D(zhuǎn)換效率，如下表：

　?。?）自由曲面透鏡的設(shè)計(jì)

　　這部分配光設(shè)計(jì)由LED、散熱系統(tǒng)、自由曲面透鏡三部分組成，設(shè)計(jì)者通過對透鏡表面部分進(jìn)行配光設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的擴(kuò)散目的。
反射鏡配光是比較傳統(tǒng)的配光方式，也比較容易控制，而自由曲面透鏡的配光是專門為LED配光設(shè)計(jì)的，鹵素?zé)舨贿m合這種方案的設(shè)計(jì)。

　　四、散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　制約LED效率的最大障礙應(yīng)該是散熱問題，因此散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是LED前照燈設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，我們使用ICEPAK與QFIN進(jìn)行計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與模擬：

　　使用QFIN主要用于設(shè)計(jì)散熱器的葉片，對于近光燈三聯(lián)透鏡組的結(jié)構(gòu)，散熱器設(shè)計(jì)完成后圖樣如下：

　　該散熱器的形狀與車燈的結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系，但與散熱效果關(guān)系不大，與散熱效果關(guān)系大的主要是葉片的間距與厚度，在45W功率下使用QFIN進(jìn)行分析，初始溫度為50℃，結(jié)果如下：

　　從圖中我們可以看出，在10分鐘內(nèi)溫度上升非?？欤?0分鐘后趨于平衡，90度的平衡溫度滿足我們的要求。

　　LED前照燈的主要部件之一就是散熱系統(tǒng)，如果燈的空間有限，就可以考慮增加外置風(fēng)扇，這樣就可以大大的增加散熱系統(tǒng)的性能，從而控制LED的溫度，減少光衰。卡迪拉克LED前照燈采用的就是這種外加風(fēng)扇的方法。