LED灯在汽车照明系统中的应用研究

LED灯在汽车照明系统中的应用研究

摘要：作为汽车行驶必不可少的安全部件，汽车照明系统在汽车主动安全方面至管重要，80 年代后期伴随高亮度发光二级管技术的出现，led灯在汽车照明系统中的全面应用成为可能。led灯以其响应时间快、发光效率高、色温好、耗电量低、寿命长等优势在逐渐取代其它汽车光源。led灯与汽车afs 技术的联合应用，使汽车照明系统更加完善。

关键词：led灯汽车照明系统应用 afs 技术

汽车照明系统从无到有，大致分四个阶段：钨丝白炽灯、卤钨灯、高强度气体放电灯、led灯，led灯从20世纪80年代进入汽车照明系统以来，已其众多优势，在迅速推广，本文重点讲了其工作原理，以及目前在国际汽车市场上的推广应用情况，并介绍了其与afs 系统结合，可大大提高汽车主动安全性能。

一、汽车照明系统的发展过程

1885 年，德国工程师卡尔·本茨研制出世界上第一台汽车，并迅速发展。但是，在夜间或照明不足的区域行驶时，因没有照明装置，遇到了很大困难，由此在十九世纪80 年代研制了第一盏汽车前照灯——悬挂式汽灯，1912 年研制了第一款电气前照灯。

早期汽车前照灯用的是钨丝白炽灯，在车辆日益增多、车速不断提高的情形下，钨丝白炽灯亮度已远远不够，接着又研制出了亮度更高的卤钨前照灯、高强度气体放电前照灯，并出现近光灯、远光灯、前雾灯等多个灯种。

随着汽车工业的发展，道路上车辆越来越多，光有前照灯已不行，还要转向、停车，由此诞生了制动灯、转向灯、后雾灯等一系列灯种，大大降低了夜晚行车追尾和车辆转弯时相撞的可能性。

据统计，50% 的伤亡事故发生在夜间，夜晚或自然光线不足的情况下发生的交通事故占总事故的25%。

因此，为提高汽车主动安全性能，越来越多的新技术被逐渐应用到汽车灯具中，主要有led技术和前照灯afs 技术。

二、led灯的特点

1.led灯的工作原理

led 是一种场致发光光源，它是将电能直接转化为光能的半导体器件。led 发光原理是在p-n 结两端上加正向电压，则p 区中空穴会流向n 区； n 区的电子会流向p 区。随着电子空穴对的复合放出能量，其中一部分能量转化为热，另一部分能量转化为光。2.2发光效率高，节能环保

白炽灯的发光效率为15 lm /w，节能灯泡为60-70 lm /w ，卤钨灯为70-80lm /w，氙气灯为80-90 lm /w，led灯为100-120lm /w、目前实验室已达到了180lm /w，而且led 灯将绝大部分的能量转化为光能，热量损失掉的仅仅是一小部分。据估计，用led 取代卤素灯能提升整车的mpg 指标（每加仑燃油的行驶英里数）约0.25。目前欧洲已实施车辆在白天行驶必须开灯的法规，更可把mpg 提升约0.5。可见led 灯提高了整车燃油经济性，节能环保。

2.3比较好的耐用性

led灯元件结构简单，抗冲击性、抗震性较好，不易损坏，能够很好地适应各种环境。

2.4色温好、具有防炫目功能

白色led灯光源色温在5500k～6000k，比氙气光源（ 4000k）更接近自然光（4800k～6000k）。这样的光线使得驾驶者不会因光线而感到炫目和疲劳。

2.5光束集中，更易于控制，且不需要用反射器聚光，有利于减小灯具的深度（见图2）。

2.6低耗电量

led灯达到传统灯泡同等的发光亮度时，耗电量仅为传统灯泡的6%，省电节油。

2.7寿命长

目前用在汽车上的led灯，基本上都能达到50000小时的水平，而好的led灯寿命能达到100000小时，换算一下，相当于11年。考虑到灯的使用频率，基本上在整车的设计寿命里，led灯都不需要更换。相比之下，氙气灯的寿命仅为3000小时左右。

2.8体积小、紧凑，便于布置和造型设计

这是led灯的一个巨大优势，这一优势可以打破过去照明装置系统对造型创新的束缚，让我们拥有更具创意、更活灵活现的汽车照明装置系统。

三、led灯在汽车照明系统中的应用

20 世纪60 年代led灯问世，80 年代后期伴随高亮度发光二级

管技术的出现，led灯在车外照明系统的应用成为可能。90年代，led 的材料开发不断演进，1991 年开发出了以磷化铝镓铟（ingaalp）为原料的四元素高亮度led灯，在技术上，为汽车照明系统的led 化铺平了道路。

目前，国际上的许多高档轿车，如奥迪、奔驰、宝马等等，都纷纷推出装配有各式靓丽 led 照明系统的新款式轿车来吸引顾客，普通车也紧跟其后在配装led 照明系统。led 灯在汽车上作为雾灯、牌照灯、倒车灯、制动灯、转向灯、示位灯、示廓灯等的应用也日臻成熟，本文不再详述，下面详述其在大灯上的具体应用：1.奥迪： led大灯的首先普及者

对于奥迪而言，led前大灯已经成了他们设计理念的一部分，上至r8和a8，下至a3，奥迪车系使用led大灯的车型阵营是目前最庞大的。奥迪车基本上已成为led大灯的代言人。

奥迪的a8、a6车型上的几款全led大灯多采用的是多透镜结构，led元件也动辄以数十颗计算。不过，他们的远光灯都使用了反射式结构。

最让人感到高兴的是，奥迪已经把全led照明系统普及到了a3

这一级别的车型上，虽然大灯看起来远没有它的兄长们那般复杂，但是在实用性和功能方面都毫不逊色。

2.宝马：无新鲜感的统一led大灯

宝马的led大灯比起奥迪来，显得更加朴实，x6m、6系以及改款7系等车型上配备的全是led大灯，他们的led元件被布置在大灯

反光碗的顶部，从正常的角度很难看到光源，只有你处于一个仰视大灯的角度时，才能看到灯碗内“天花板”上的led元件。

3.奔驰：亮相惊艳

奔驰在照明系统方面似乎不如奥迪那般充满活力，但是实力很强，cls的前大灯就是奔驰对led大灯的一次成功试探。automotive lighting公司为奔驰cls开发的led大灯应该算是透镜型大灯的一个标杆，它的近光灯采用了一个能够左右或上下转动的透镜灯头，使led大灯也能够和目前的自适应氙气大灯一样，轻松实现弯道照明、高度自动调节等等功能。

奔驰曾经用概念车csc证明自己在大灯设计方面实力雄厚，并曾惊艳登场。但是量产的奔驰a级车却没在大灯设计上留下多少精髓。在cla级之后亮相的新e级车的大灯设计也颇具争议，经典的“四眼”设计只剩led行车灯勾勒出的轮廓。但是从视觉效果上来看，全led大灯的设计还是很成功的。接下来奔驰的新s级、新c级等众多新车都将陆续亮相，e级大灯的设计使人们对新车型有了更多期望。

4.其他品牌也在跟进

越来越多的汽车品牌开始安装全led大灯，即将上市的新一代蒙迪欧便是众多新加盟车型中的一员，它将使用法雷奥valeo提供的led大灯，不仅造型精练，能耗也只有26瓦，其水平仅相当于普通大灯的50%。

在设计方面一直走精进路线的起亚也已经紧跟其后：其在全新的