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摘要：随着我国汽车行业的发展，汽车也开始普遍人们的生活，随之也带动汽车灯具的快速发展与需求量的扩大，众所周知，汽车灯具也是决定了汽车行驶中的安全的关键。随着LED照明灯具的逐步发展，LED灯具照明开始替代普通照明，由于LED灯体现出其光效高（能耗小），寿命长的特点，开始被人们所接受，也开始被用于汽车灯具中，尤其是照明灯、转向灯等的应用。本文主要从汽车灯具的发展、LED技术的优点以及LED技术在汽车灯具中的应用方面进行探讨。
关键词：LED技术；汽车灯具；应用
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技术的优势
作为一种新兴绿色照明光源，半导体照明正逐渐走进人们生活的各个领域。交通运输照明成为LED作为照明光源的重要应用市场。目前，LED已应用到汽车内部和外部，尤其是在汽车内部照明，彩色LED的应用已经非常成熟。与普通照明灯具相比LED灯具具有以下几个优点。
2.1 节能无污染
LED即发光二极管，其内部主要为一个PN结。当PN结内的电子与空穴复合时，电子由高能级跃迁到低能级，电子将多余的能量以光子的形式释放出来，产生电致发光现象。
因为LED发光是电至光的，是直接将电能转化为光能的，能量转换损失较少。又由于LED灯具属于绿色环保光源，不含铅、汞等污染元素，对环境没有任何污染，高节能、环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，而且废弃物可回收，没有污染，不含汞元素。冷光源，可以安全触摸和使用。
2.2 灯光色辨别度高
由于LED的光谱几乎接近于日光（如图1），所以它的光被物体反射的有效性要比其他光源更容易识别，以便其他其他驾驶者更容易的发现，以及提高了行车的安全，即使是晚上也可以避免看不清交通标志而发生事故。
自炽灯（Ａ）、ＨＩＤ（D2／D4）、白色LED及日光光谱（D65）
2.3 防止前照灯的炫目
LED的照明较为温和，与白天的自然光几乎接近，不会使得驾驶员因为刺眼而感觉眼睛不舒服。由于在灯光亮度较强时，灯光对人的眼睛造成眩晕，所以再设计LED时，司机经常注意到的地方，将光谱中最蓝的部分进行推移，尽量避免因为强光导致的炫目，致使眼睛不舒服。
2.4 其他优势
点亮无延迟，响应时间更快，传统玻壳灯泡则有0.3 s的延迟，防止追尾，更强的抗震性能，发光纯度高，无需灯罩滤光，光波长误差在10 nm以内，发光热量很小，对灯具材料的耐热性要求不是很高。另外，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，耗电量低，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，超长寿命，无灯丝结构不发热，正常使用在6年以上，车辆控制电路不易氧化。
三、LED灯在汽车照明系统中的应用
LED技术是一种场致发光光源，其是将电能直接转化成光能的半导体器件。LED发光原理是p-n结两端加上正电压，则p区中空穴流向n区；n区的电子会流向p区。且近些年来随着电子空穴对的复合放出能量，一部分能量转化成光，另一部分能量转化为热。此种新型固态冷光在20世纪60年代被研究出来，并在仪表、电信等信号指示获得初步的应用。成为LED早期研发产品的应用市场，但是因为光衰减、光强度等相关问题不能够在汽车灯具方面有更加广泛的应用。
80年代后期高亮度发光二极管技术出现，使LED技术在灯具方面的应用成为可能。其标志性的实现为在1988年280Z汽车被提出使用ALGaAs红色高亮度LED作为汽车高位制动灯，至此为LED技术进入汽车照明市场拉开帷幕。在90年代，LED技术不断研究和发展，在1991年有研究学者研发出以磷化铝镓铟制作的四元素高亮LED。该项发明为汽车光源LED技术化铺平了前进的道路。随着进入21世纪，经济飞速发展的同时LED技术也在不断前进，并且取代了真空荧光、白炽灯等传统光源，且LED灯组合后在汽车仪表背光灯、阅读灯、顶灯、操作快关、门锁灯等车内照明。除此之外LED可靠性强、体积小、响应速度快、色纯度高、使用寿命长等优点均得到突显。近两年LED车灯在倒车灯、位置灯、制动灯、信号灯、雾灯、牌照灯等方面广泛使用，逐渐形成LED汽车灯具产业化。
近些年来随着LED技术发展，高亮度输出LED模块也成功面试，例如OSTAR 白色LED模块、白色Luxeon LED模块，让LED技术在前照灯上应用的可行性大大提高，且引领了新一代前灯技术潮流。但是因为成本的限制，LED前照灯一般只在豪华高级车辆上安装使用。
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：
3.1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。
3.2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。
3.3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。
3.4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K9上，已经配上了一双硕大的LED大灯，相信现代也会很快在量产车上跟进。
LED大灯的时代已经开始，之前仅属于高端车型的配置已经开始出现在价格更低的车型上，比如即将上市的蒙迪欧、新奥迪A3、高尔夫7等等。相信随着LED照明系统成本的进一步下降，主流的紧凑车型甚至小型车都将配备LED大灯照明系统。
结束语
目前，我国的LED灯具也开始被普及的采用，价格也实现了相对于接受的稳定水平，整个LED汽车灯具已经在向着个性化和艺术化的方向发展。汽车外部应用也在不断发展，制动灯、尾灯还有转向灯、倒车灯、高位制动灯等都已经应用LED，其中制动灯、尾灯还有高位刹车灯应用规模较大。而作为车辆前照灯照明，由于需要大功率的LED，受到技术以及LED性价比的制约，特别是在光学、电子控制、热管理领域也还有一定难度，普及还需要三到五年时间，业界也仅在一些豪华高端车型上开始应用。除了目前应用较普遍的尾灯、高位刹车灯等，将来转向灯、倒车灯也会大规模应用LED。
参考文献：
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[4]龙奇华.LED汽车前照灯.中国照明电器，2009. 8
[5]陈大华.光源与照明.上海：复旦大学出版社.2009.10
论文作者:黄树海
论文发表刊物:《防护工程》2017年第31期
论文发表时间:2018/3/19
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