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汽车灯具车灯LED技术在汽车灯具中的应用

作为汽车行驶必不可少的安全部件,汽车灯具在汽车主动安全方面的作用至关重要。80 年代后期伴随高亮度发光二级管技术的出现,LED 在汽车外部照明的应用成为可能。LED 可靠性强、使用寿命长、色纯度高、响应速度快、体积小便于设计等优点,使其在车外照明方面得到越来越普遍的应用。进入*一世纪,LED 车灯已经成为汽车潮流的新宠,被广泛应用于转向灯、制动灯等信号灯具上,并应用于前照灯,实现了与AFS 系统的结合。

  1 引言

  1885 年,德国工程师卡尔·本茨(Karl. Benz)研制出世界第一台汽油机为动力的三轮内燃机车,汽车由此诞生并迅速发展起来。但是,要在夜间或照明不足的区域行驶,就必须有照明灯具,由此在十九世纪80 年代产生了第一盏汽车前照灯———老爷车悬挂式汽灯,并在1912 年出现了第一款电气前照灯。早期汽车前照灯用的是钨丝白炽灯,昏黄的灯光只适合速度较慢的汽车。在车辆日益增多、车速不断提高的形势下,汽车前照灯又发展为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。同时,照明仅是瞻前已经不够,还需左顾右盼和免除后顾之忧,由此诞生如制动灯、转向灯、后雾灯等一系列灯种,为避免夜晚行车的追尾或转弯时的相撞起了关键性作用。

  作为汽车行驶必不可少的安全部件,汽车灯具在汽车主动安全方面的作用至关重要。据统计,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% ,并且50% 的伤亡事故发生在夜间。在100 多个ECE 法规中,与车灯有关的法规就有近40个。我国目前汽车产品的70 多项强制性检验中,与车灯有关的项目就占了近25 个。

  因此,为提高行车安全,越来越多的新技术被逐渐应用到汽车灯具中,如侧转向灯的光纤传导技术、前照灯AFS 技术等。当然,这其中也包括发光二极管技术( Light Emitting Diode,简称LED) 在汽车灯具尤其是在汽车前照灯上的应用。近几年的汽车设计中,LED 车灯的使用越来越多,给汽车外观增加现代感的同时,也为更多人所熟悉,并引领当今汽车灯具发展的潮流和方向。

  2 LED 技术在汽车灯具中的应用

  LED 是一种场致发光光源,它是将电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。这种新一代固态冷光源于20 世纪60 年代问世,并在仪表、电信等信号指示上获得初步应用,形成了LED 早期的应用市场, 但由于其光强度、光衰减等性能指标问题还无法在汽车灯具中获得广泛应用。

  80 年代后期伴随高亮度发光二级管技术的出现,LED 在车外照明信号的应用成为可能。典型标志性事件为: 1988 年Nissan 在280Z 汽车上首次使用STANLEY 生产的72 只AlGaAs 红色高亮度LED作为汽车高位制动灯。从此,LED 正式进入汽车照明市场。

  90 年代,LED 的材料开发不断演进,Toshiba 和Hewlett-Packard 在1991 年共同开发出以磷化铝镓铟(InGaAlP) 制成的四元素高亮度LED。在技术上和批量生产上,为汽车灯具光源的LED 化铺平了道路。

  进入*一世纪,LED 技术突飞猛进,并逐渐取代白炽灯、真空荧光等传统光源被广泛组合应用到汽车仪表背光照明、操作开关、顶灯、阅读灯、门锁灯等车内照明上。另外,LED 可靠性强、使用寿命长、色纯度高、响应速度快、体积小便于设计等优点得以突显,在汽车外部照明方面也得到越来越普遍的应用。特别是最近几年,LED 车灯被广泛应用于转向信号灯、制动灯、位置灯、倒车灯、雾灯、牌照灯等灯具上,已经成为汽车潮流的新宠。

  目前,80% 以上的欧系和日系汽车安装了LED 高位制动灯。市场上几大汽车领导厂商也不断推出以LED 为光源的新型汽车, 像日系的Toyota、Mitsubishi、Honda、Nissan 等厂商推出的Teana、Crown、Reiz,美系通用汽车旗下的Cadillac、Buick,以及德系车厂的Mercedes-Benz、BMW、AUDI 等都已采用LED 尾灯,并逐渐形成了LED 汽车灯具的产业化。

  伴随LED 模块技术的发展, 高亮度输出LED模块也成功面世, 如Lumileds 研制的白色LuxeonLED 模块、OSRAM 的“OSTAR” 白色LED 模块,使得LED 在汽车前照灯上的应用也成为可能,并引领了新一代前照灯技术的潮流。但由于高成本的限值,目前的LED 前照灯主要应用在高级豪华车辆上。2004 年, Audi A8 6. 0L 豪华车第一次使用Lumileds 的6 个白色Luxeon LED 作为日间行车灯。

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