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(jì)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。

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(gè)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(shí),早在10年前,LED就邁上了進(jìn)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(duì)于LED來說,一直是一塊難啃的骨頭。因?yàn)檎彰骶嚯x和亮度的問題,LED甚少用于頭燈照明。
 Tony Armstrong:通過使用高效率的驅(qū)動(dòng)器可有效應(yīng)對(duì)散熱問題。lgvesmc
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“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(huì)受到來自高強(qiáng)度放電(HID)燈和高亮度(HB)LED前燈的壓力?!?HID燈在上世紀(jì)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?dǎo)體汽車產(chǎn)品營銷工程師Paul Decloedt估計(jì)。但由于HID光輸出太強(qiáng),對(duì)接近的汽車、行人構(gòu)成刺眼的風(fēng)險(xiǎn)。此外,HID啟動(dòng)瞬間需要3.5萬伏的高壓,可能會(huì)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?zé)舨疃嗌?。?
因此,Tony Armstrong更看好HB LED,他認(rèn)為HB LED將取代HID在車前燈的應(yīng)用。他說:“HB LED 前燈在下一個(gè)10年將出現(xiàn)極高的增長率?!?
 Paul Decloedt:LED遠(yuǎn)光燈和前光燈的主要瓶頸在于熱管理。lgvesmc
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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(rèn)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(jì)也可以更具流線性。Paul Decloedt進(jìn)一步指出,“緊湊”不僅僅是LED燈本身尺寸更小,還在于光學(xué)部件和電子電路也隨著采用LED而相應(yīng)地瘦身。
此外,LED還有其它許多優(yōu)勢,如瞬間導(dǎo)通、不需要預(yù)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(fēng)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?qiáng)電訊有限公司資深應(yīng)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(dòng)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(biāo)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(xiǎn)桿上,切線下也是很淡的藍(lán)色光型,連我的頭燈余光辨識(shí)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(shí)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(xiǎn)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(duì)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。
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LED消耗每單位電能產(chǎn)生的光輸出確實(shí)比白熾燈高,但單個(gè)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(gè)LED模塊沒能為遠(yuǎn)光和近光功能提供足夠的光。因此,你須要為每個(gè)近光和遠(yuǎn)光功能使用多個(gè)LED模塊?!盤aul Decloedt指出,由于汽車前燈是光束應(yīng)用,每個(gè)LED模塊需要一個(gè)光學(xué)組件(透鏡或反光鏡)。“這是LED近光燈和遠(yuǎn)光燈價(jià)格仍然較貴的一項(xiàng)主要原因。”此外,由于LED模塊化照明的特性也導(dǎo)致汽車法規(guī)難以界定采用多個(gè)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(jìn)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(gè)弊端:散熱。Paul Decloedt說,LED遠(yuǎn)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(huì)降低,而更重要的是,其使用壽命可能會(huì)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(gè)前燈系統(tǒng)都包括為所有照明需求而優(yōu)化的5個(gè)LED燈,即近光燈、遠(yuǎn)光燈、轉(zhuǎn)向輔助燈、晝行車燈和轉(zhuǎn)向信號(hào)指示燈。標(biāo)準(zhǔn)前燈一般會(huì)需要35W至50W的功率,遠(yuǎn)光燈通常需要與標(biāo)準(zhǔn)前燈相同或比其稍高一點(diǎn)的功率,而轉(zhuǎn)向輔助燈、晝行車燈和轉(zhuǎn)向信號(hào)指示燈需要較少的功率??傆?jì),整個(gè)前燈系統(tǒng)可能消耗超過200W的電功率,這可能導(dǎo)致一個(gè)巨大的熱功耗問題?!斑@對(duì)LED車前燈有致命的影響,因?yàn)長ED燈的輸出和工作壽命會(huì)隨高溫而快速劣化?!盩ony Armstrong強(qiáng)調(diào)。
散熱是最直接的方式。不過,Tony Armstrong提醒頭燈設(shè)計(jì)者,傳統(tǒng)的散熱裝置將引入另一些問題,包括散熱材料導(dǎo)致的成本和系統(tǒng)總重量的上升?!皯?yīng)對(duì)散熱問題最有效的方法是,通過使用一個(gè)極高效率的驅(qū)動(dòng)器(效率超過93%)以最大限度地減少LED驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的熱量?!盩ony Armstrong認(rèn)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(shí)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(shí)間不長,中國本土車廠還沒有任何跟進(jìn)的動(dòng)作,大部分廠商仍持觀望態(tài)度。劉偉表示,LED頭燈的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于HID,而且不耐高溫,需要較大散熱片?!笆芟抻趯?shí)際熱學(xué)設(shè)計(jì)、LED光衰、電控設(shè)計(jì)等因素,LED本身的優(yōu)勢能否真實(shí)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(jìn)程有所差異,但安森美、凌力爾特、世強(qiáng)電訊都認(rèn)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(jià)比,應(yīng)該會(huì)得到比較普遍的應(yīng)用,LED則將會(huì)在高端車型應(yīng)用。”劉偉透露,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(duì)成本敏感的汽車很可能將繼續(xù)使用鹵素?zé)魜硖峁┻h(yuǎn)光和近光燈功能,但就中檔車而言,Paul Decloedt認(rèn)為將是HID和LED的天下。20W HID的出現(xiàn),省去了自動(dòng)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(yù)計(jì),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(yīng)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(yù)計(jì),這些非遠(yuǎn)光燈/近光燈功能的LED應(yīng)用將快速攀升,其采用率將超過HID。“從現(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(yuǎn)光燈和近光燈方面,Paul Decloedt預(yù)計(jì)其采用率將不及HID。
其實(shí),有過開車經(jīng)驗(yàn)的人都會(huì)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(shí)際對(duì)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(jìn)??傊?,LED頭燈進(jìn)程還有賴于LED進(jìn)一步降低價(jià)格、解決散熱以及二次光學(xué)系統(tǒng)的改善。
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責(zé)編:Quentin