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HB LED將逐漸取代HID,目前瓶頸是散熱和高價格

自Audi R8采用了LED車頭燈后,不少高端車系跟進,帶動了LED頭燈的風潮。LED頭燈正逐漸成為高檔車的選配。LED頭燈有望在不久的將來普及。

在2010年北京車展上,BMW展示了一款名為Gran Coupe四門概念跑車。Gran Coupe在BMW刻意營造的黑夜設(shè)計氛圍下現(xiàn)身,視覺的重心自然落在其造型銳利的LED頭燈。不止BMW,Mercedes-Benz、Audi、Lexus也推出了多款搭載LED頭燈的車型。距Audi發(fā)布第一款采用LED頭燈R8已2年有余,被稱為第4代汽車照明光源的LED正陸續(xù)出現(xiàn)高檔車型上。

《國際電子商情》BMW Gran Coupe四門概念跑車的LED頭燈。
BMW Gran Coupe四門概念跑車的LED頭燈。lgvesmc

汽車光源在照明領(lǐng)域中占據(jù)著舉足輕重的地位,其產(chǎn)量約占整個照明光源總產(chǎn)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(lǐng)域的征程。目前,LED在整車內(nèi)外部照明光源的比重已經(jīng)超過了80%。 環(huán)保加耐用LED車前燈初露端倪 而汽車頭燈對于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。

《國際電子商情》Tony Armstrong:通過使用高效率的驅(qū)動器可有效應對散熱問題。
Tony Armstrong:通過使用高效率的驅(qū)動器可有效應對散熱問題。lgvesmc

“毫無疑問,大部分汽車前燈仍然是白熾燈?!绷枇柼毓倦娫串a(chǎn)品產(chǎn)品市場總監(jiān)Tony Armstrong坦率地說,“不過,這種優(yōu)勢從現(xiàn)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(chǎn)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?!卑采腊雽w汽車產(chǎn)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(gòu)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(nèi)音響等電器。據(jù)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?!? 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(xiàn)極高的增長率?!?

《國際電子商情》Paul Decloedt:LED遠光燈和前光燈的主要瓶頸在于熱管理。
Paul Decloedt:LED遠光燈和前光燈的主要瓶頸在于熱管理。lgvesmc

不難發(fā)現(xiàn),LED前燈大多出現(xiàn)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?!庇捎贚ED前燈比白熾燈、HID更緊湊,汽車整體設(shè)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(xiàn)恰好符合了綠色高效的環(huán)境要求。“LED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(zhì)汞,輻射也很少?!鄙钲谑缽婋娪嵱邢薰举Y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?!凹词勾蛟谇胺揭羯嚨谋kU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(wǎng)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(jié)果顯示,LED頭燈比HID更亮,但稍微退后些LED就不如HID頭燈了。 [轉(zhuǎn)下一頁:LED頭燈散熱問題

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{pagination} LED消耗每單位電能產(chǎn)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?!耙粋€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)。“這是LED近光燈和遠光燈價格仍然較貴的一項主要原因。”此外,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(zhuǎn)向輔助燈、晝行車燈和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向輔助燈、晝行車燈和轉(zhuǎn)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。“這對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(diào)。 散熱是最直接的方式。不過,Tony Armstrong提醒頭燈設(shè)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。“應對散熱問題最有效的方法是,通過使用一個極高效率的驅(qū)動器(效率超過93%)以最大限度地減少LED驅(qū)動電路產(chǎn)生的熱量。”Tony 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(nèi)的少量銅散熱器就可以容易地把產(chǎn)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?!笆芟抻趯嶋H熱學設(shè)計、LED光衰、電控設(shè)計等因素,LED本身的優(yōu)勢能否真實體現(xiàn)出來還有待觀察?!? HID和LED前燈并駕齊驅(qū) 盡管國內(nèi)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?!疤貏e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(jīng)有本土廠商在國產(chǎn)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(xiàn),省去了自動調(diào)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(shù)量在未來三四年內(nèi)將翻一番。 而LED的主場將在其它前照燈應用,如霧燈、轉(zhuǎn)向輔助燈、轉(zhuǎn)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?!皬默F(xiàn)在開始的5年內(nèi),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(jīng)驗的人都會知道,除了頭燈的亮度關(guān)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(jié)果為1.5車道:2車道來看,LED在廣度方面仍有待改進。總之,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。

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責編:Quentin
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