一、前照燈的功能：
(1)它能夠照亮前方道路，使駕駛者更易識別路障、行人、交通標志，在夜間出行時更加安全、方便;
(2)它有信息傳遞作用，能夠通過燈光的變換，傳達車輛自身行駛狀態(tài)，有效避免與其他車輛的沖突，起到警示、提醒的作用，甚至能夠在緊急情況下通過異常燈光變換向其他駕駛員求助。
二、前照燈的發(fā)展歷程：
1885年10月，德國人卡爾本茨(Karl.Benz)研制出世界上第一輛真正意義上的汽車，盡管車輛的主要部件配備齊全，但卻沒有安裝前照燈。
1887年，一名駕駛員駕駛汽車在黑暗中迷失，幸好偶遇一位帶著手提燈的農(nóng)民，才得以安全回家，于是家用手提燈便成為了首個汽車前照燈。
第一代，乙炔前照燈
從最早的乙炔前照燈發(fā)展到今天的帶透鏡反射式前照燈，跨越了約120年的發(fā)展歷程，這期間，汽車前照燈大致經(jīng)過了五代的發(fā)展。
1909年，乙炔氣首次被用作汽車前照燈光源，并一直延續(xù)到1925年。乙炔是一種可燃性氣體，由車燈內的碳化鈣同水發(fā)生化學反應而生成，乙炔燃燒時的火焰比較明亮，在當時被廣泛采用，作為前照燈照明燈具。
第二代，白熾前照燈
1913年，螺旋鎢絲被用作白熾燈泡燈絲，美國凱迪拉克汽車使用此種燈泡制作前照燈，開啟了汽車電器照明時代，但直到1925年，所有出廠汽車才均采用電器照明。白熾燈是第一款真正意義上用于汽車照明的“電燈”，它通過電來加熱燈絲至白熾狀態(tài)而發(fā)光，它的誕生拉開了汽車車燈電氣照明的時代序幕。但是電于當時車載電氣設備還十分落后，白熾前照燈的普及應用十分緩慢。
第三代，鹵素前照燈
1964年法國“斯貝”公司生產(chǎn)了首批鹵鎢燈泡前照燈，比傳統(tǒng)車燈壽命長、亮度高，成功替代了普通白熾燈。
鹵素燈是在普通白熾燈基礎上發(fā)展而來的一種高級版本，它的出現(xiàn)大大延長了鎢絲車燈的壽命。
鹵素燈是在燈泡內注入鹵素氣體，鎢絲通電后，蒸發(fā)的鎢絲與鹵素氣體發(fā)生化學反應生成鹵化鎢，使得蒸發(fā)的鎢能夠重新凝結在鎢絲上，這樣就避免了鎢絲過早的斷裂，從而延長燈泡壽命。早期的鹵素燈，還存在穩(wěn)定性不足等各種問題，此后，隨著鹵素燈的不斷技術改進，其一直被沿用至今。目前，絕大多數(shù)中低端汽車上的前照燈仍基本采用鹵素燈作為前照燈。
LED前照燈有著光效高，及啟動方便和光效提升空間較大的優(yōu)勢。前照燈的電源光效如果很高，那么單顆的功率就越大，而功率越小則電源的光效也會略低。當高電壓狀態(tài)時能夠滿足不同范圍照明現(xiàn)實需求。隨著汽車在廣大人民群眾生產(chǎn)生活當中的不斷推廣，保證汽車能夠安全穩(wěn)定地運行至關重要。當前汽車前照燈廣泛應用于汽車內部構造當中，其作為汽車上最主要的應用部件，對于前照燈質量以及性能等方面都給予了較為苛刻的要求。它不僅推動了LED前照燈在汽車上的應用，而且對于提高汽車性能和安全行駛起到了至關重要的作用。文章就LED前照燈的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行探析，試圖通過分析來增加人們對于LED前照燈研究狀況的認識，并把握其今后發(fā)展的主要動向。
1、引言
社會的發(fā)展，科學技術的日漸成熟，促進LED前照燈的發(fā)展。同時數(shù)年的發(fā)展歷程中在技術驗證與汽車領域及新技術不斷之后。我國又迎來全新的發(fā)展市場，LED前照燈被廣泛的應用到量產(chǎn)車的入市中，這也再一次證明了LED前照燈的應用價值。
2、LED前照燈的優(yōu)勢分析
LED前照燈英文名稱之為LightEmitingDiode，其憑借較小的體積和較長的壽命，與低能耗，具有很強的抗振能力，開啟的時間迅速，有著環(huán)保性特征等優(yōu)勢，逐漸成為當下社會汽車光源技術首要選擇之一。在半導體材料和封裝工藝逐步提高背景下，使白色大功率LED前照燈的通光量增加，也正是因為這樣LED前照燈被廣泛的應用于汽車照明行業(yè)，這也驗證了一個無可厚非的事實，那就是LED前照燈的使用和進一步發(fā)展是社會發(fā)展和科學技術進步的一個必然，新生的事物也終結會取代過去嘗試用的白熾燈與鹵鎢燈等傳統(tǒng)燈具，成為第四代其次照明系統(tǒng)的照明光源[1]。
使用LED汽車前照燈有很多明顯的優(yōu)勢，除了實現(xiàn)快速啟動和具有較長的應用壽命、低電壓保障電氣安全等，還有十分重要的一點就是LED前照燈的構成包括多個LED燈具，具有較強塑造性的外部燈具可以很好地融入現(xiàn)代化汽車設計觀念中，從而為打造與設計出嶄新的汽車，滿足廣大人民群眾個性化需求提供有力的技術支撐與物質保證。另外,LED燈體積小、能源損耗小、耐震動能力強、起動時間快等都是LED前照燈所具備的優(yōu)點，正是這些優(yōu)點使得它成為下一代汽車光源技術發(fā)展的首選[2]。
3、LED前照燈的發(fā)展現(xiàn)狀分析
1.LED前照燈的發(fā)展現(xiàn)狀
汽車上LED前照燈的使用，一直以來都是有待突破的問題[3]。也正由于這類LED前照燈在研發(fā)過程中應更注重遠、近光功能識別技術的運用，并盡可能多地提供幾種不同類型、不同尺寸的模塊?？紤]到汽車所用LED前照燈照明距離和防眩目功能的實際需要，應該在各LED模塊中加裝符合照明要求的透鏡和反光鏡，本實用新型方便滿足了人們對不同距離處照明的要求，同時還增強了照明的力度，但這從某種程度上加大了LED前照燈生產(chǎn)的成本，同時也是造成其生產(chǎn)成本過高的重要因素。
在綜合考慮汽車前照燈光源照明距離及照明亮度問題后，還需解決和處理好LED前照燈照明過程中的散熱問題。由于照明時LED前照燈的亮度會伴隨溫度的逐漸升高變暗，應用壽命也會縮短。所以說熱管理問題也是目前LED前照燈在遠光與近光照明時亟需解決的一大問題。
考慮到這些，我們不難發(fā)現(xiàn)LED前照燈的散熱問題依舊是一個十分棘手的問題。伴隨LED前照燈的不斷發(fā)展，現(xiàn)在可利用高效率和完善功能、良好性能的驅動器設備來應對所出現(xiàn)散熱問題及其帶來的弊端。
與一般鹵素燈相比較LED在燈光光源上很不一樣,LED燈是冷光源，由于LED燈這個特點特觸發(fā)車燈材料改變，導致車燈材料向一個嶄新方向發(fā)展。前照燈中廣泛采用的是各種耐熱性材料，其中有代表性的是PAR,PBT,HTPC,它們都有著良好的特性，會使生產(chǎn)成本提高，故可采用ABS和PC材料代替，另外還可廣泛應用樹脂類材料代替金屬材料。這有利于控制生產(chǎn)成本最低，以免在采用金屬材料時，采用了某些不環(huán)保的手段與技術，加大了防腐工作量。有些設計師還試圖將LED光源看作是一種常見種類的電子元器件，仿佛是看筆記本電腦中的芯片。
其所產(chǎn)生的熱量只與其功率有一定的聯(lián)系，但是忽略散熱體系設計，出現(xiàn)散熱體系設計不科學問題，無法良好控制前照燈燈腔內的溫度。
LED前照燈所使用的冷光光源遇到前照燈的水霧問題，汽車LED前照燈的設計人員為了良好解決這一問題，引入和使用了對流設備，使LED散熱系統(tǒng)內散發(fā)的熱被良好的驅散，也消除了水霧。應用專用導流泵設備能夠把熱量導入到前照燈面罩區(qū)域。
AUDIR88還使用風扇散熱及導流泵這種系統(tǒng)結構，但由于使用散熱器設備及泵專用品而加大經(jīng)濟支出又使成本增加。為改善目前狀況，進一步大力發(fā)展LED前照燈事業(yè)，企業(yè)也需要加強研究，開始解決LED前照燈所遇到的散熱和成本過高問題，搞好散熱系統(tǒng)設計工作，以最小的控制成本作為LED前照燈研制創(chuàng)造良好的條件和最佳環(huán)境。
2.LED技術在汽車前照燈系統(tǒng)的應用
一是配光技術的運用，在LED前照燈照明系統(tǒng)所采用的為光形疊加的配光方式，運用該方式對汽車前照燈使用配光技術給出更為嚴格要求。一般情況下，汽車的LED前照燈照明時所散發(fā)出來的光纖會朝向半個球的方向陸續(xù)發(fā)射，所以，整個LED系統(tǒng)將應用到更多的光源，以此滿足汽車的通光量及照明需求。LED前照燈整個系統(tǒng)都含有豐富的光源，為保證LED光軸具有清晰的指向和目標導向，在前照燈系統(tǒng)內部不同組成部分對應位置要達到比較準確。其次是散熱，由于前照燈系統(tǒng)距離發(fā)動機機艙較近，所以在汽車前照燈設計環(huán)節(jié)中還應考慮散熱問題并協(xié)同完成散熱有關工作。例如采用散熱部件和內置風扇可以對散熱效果起到保證作用。從功率消耗來看，汽車LED前照燈非常常見的就是白天使用照明燈，當汽車發(fā)電機啟動后，照明燈就會在白天行駛中開啟，照明燈可以提供低光輸出或者在這段時間內消耗油量，但是消耗的油量水平比較低，通常會在9瓦左右波動。四是前照燈的防眩問題，白色的LED光源的色溫保持在5500K至6000K之間，白色的LED光源和氙氣光源(色溫為4000K)相比較更加的接近于大自然的光(色溫在4800K至6000K之間)，本實用新型舒適性較高，有效地避免了汽車駕駛人員行車過程中出現(xiàn)光疲勞現(xiàn)象等[4]。
4、析LED前照燈未來的發(fā)展趨勢分析與前景
在科技的帶動下,LED前照燈在最近幾年內會向一個嶄新的方向邁進，并試圖利用各種新技術來研制下一代LED，爭取在推動LED燈更好發(fā)展、減少LED成本支出、持續(xù)提升效益的同時，還應加強LED前照燈品質和應用性能。
1.OLED
科學技術的發(fā)展與不斷創(chuàng)新，為我們帶來全新的事物——OLED，OLED的出現(xiàn)對汽車照明體系的設計提供全新的設計思路和方案，因為OLED有著照明十分均勻和不會出現(xiàn)嚴重的眩光及陰影等問題，因此其較為適合被應用到汽車的信號燈與尾燈等照明中。
OLED有著如下兩種優(yōu)獨特優(yōu)勢：
(1)具有自發(fā)光特性，不需要其他光源系統(tǒng)輔助或支持，而它只有一點四毫米厚。據(jù)估計，今后若干年內照明燈燈具將更精致、更小巧、不占太多空間，而體積上比一般LED照明產(chǎn)品更有優(yōu)勢。這既有利于照明燈具安裝又有利于維護，降低后期維護費用投入且更具有經(jīng)濟性;
(2)和LED的點光源相對比，使用OLED具備面光源與漫反射這一特征，其光質的均勻性很好，實現(xiàn)了無極調光，并且不會投射任何的陰影。而且OLED的照明效果也十分均勻，明暗良好相互輝映，還可以獲得動態(tài)化的效果[5]。
2.朝向環(huán)保節(jié)能方向發(fā)展
LED前照燈現(xiàn)已廣泛應用于各種照明環(huán)境中，并且隨著我國科技的發(fā)展與更新，隨著光效也越來越高，使得其在實踐中發(fā)揮出了較大的能效，具有較大的優(yōu)越性。LED實質上是一種發(fā)光二極管，它的發(fā)光原理是電驅動發(fā)光，若加上正向電壓，這時電子與空穴復合就會放出大量的能量，另一部分能量以光子形式持續(xù)釋放從而產(chǎn)生并形成光束。因為LED發(fā)光充分利用了電能，良好的把電能轉換成光能，因此在發(fā)光環(huán)節(jié)并不會產(chǎn)生嚴重污染。LED等的光源不含有汞元素和鉛元素等各類污染物質，更不會產(chǎn)生過多熱能。因此，與傳統(tǒng)光源相比，LED的光源是冷光源，這在上文關于LED前照燈優(yōu)勢分析中我們也可以了解到，也正是因為其是冷光源決定其具備較好的環(huán)保性與安全性。
3.朝向智慧型汽車前照燈方向發(fā)展
經(jīng)過乙炔燈與白熾燈和鹵素燈等燈源發(fā)展歷程之后，車燈已經(jīng)進入到全新的第四代光源時期。LED的體積小，同時發(fā)光的面積很小，能夠作為點光源來進行配光與設計，這在一定程度上降低設計難度。盡管從整體角度來說，LED前照燈的應用取得一定成效，但是依舊存在一些不足，遇到很多發(fā)展難題與瓶頸。有鑒于此，LED前照燈在今后會逐漸向智能化的方向漸進發(fā)展。一輛新型汽車在照明系統(tǒng)中通常都配備了大量LED燈具，通過電控設計可以實現(xiàn)每一個LED燈具的啟閉控制，還可以對燈具明暗進行更準確地把控，該LED前照燈智能化開發(fā)創(chuàng)造了良好的條件。也有由于LED前照燈驅動功率低，能適時啟動而不需要各種復雜啟用裝置等原因，這也就為開發(fā)智慧型LED前照燈打下了良好的基礎，使得它能夠實現(xiàn)智能化開發(fā)。
汽車車燈的發(fā)展至今已有百余年的歷史，光源技術是汽車燈具發(fā)展的主要推動力量。自車燈發(fā)明以來，光源始終朝著低能耗和高亮度的方向發(fā)展，安全、節(jié)能的特點日漸顯現(xiàn)。從早期的燃料燈，到白熾燈、鹵素燈，再到LED光源，每次光源技術的重大突破都會帶來汽車燈具行業(yè)的革命性發(fā)展。車燈的經(jīng)濟增加值越來越高，使用壽命增長，反應速度越來越快。
汽車燈，為保證安全行車而安裝在汽車上的各種交通燈。分照明燈和信號燈兩類。1905~1912年，為解決前方道路照明，始裝用聚光燈式乙炔前照燈，并配備 1只煤油燈為后牌照燈。1945~1947年，最低程度必須配備的各種外部燈具已最后定型。合格的汽車燈應符合相應的光度、色度和基本環(huán)境試驗規(guī)范。
就我國車燈進出口情況而言，海關數(shù)據(jù)顯示，我國機動車輛用電氣照明裝置進出口數(shù)量自2015年整體表現(xiàn)為穩(wěn)步增長，受益新能源汽車銷量大漲和消費回暖整體進出口數(shù)量大增，分別達5286.8萬個和41336.7萬個，預計新能源汽車持續(xù)滲透滲透背景下，整體進出口將保持增長趨勢。
就競爭格局而言，全球前五大廠商份額累計約74%，其中日本小系、意大利馬瑞利、法國法雷奧份額為全球前三，占比分別為25.3%、13.9%、12.8%。國內華域、星宇股份等廠商發(fā)力追高，在我國車燈份額占比中，華域視覺占比達28%，星宇股份占比9%，其中華域視覺前身為上海小系，星宇股份產(chǎn)品主要包括前照燈、后組合燈、霧燈、室內燈以及其他小燈等。
下載文檔
