汽車電子照明系統(tǒng)走向電子化

十年來，發(fā)光二極管主要應(yīng)用于高端汽車市場，但在未來幾年中，他卻意欲爭奪更大的汽車市場份額。該技術(shù)的支持者聲稱汽車上沒有一種光源，包括車頭燈，不能被發(fā)光二極管所最終取代。而最近該產(chǎn)品性能的不斷改善更是加快了這種決策進(jìn)程。Visteon（偉世通）外部件生產(chǎn)線全球總監(jiān)Dieter Schaper先生指出，由于近年來發(fā)光二極管產(chǎn)量的不斷攀升，已經(jīng)翻了一倍，因此已經(jīng)完全有可能用“大量的發(fā)光二極管”來取代鹵素車燈，而這在兩年前還根本不可能實現(xiàn)。

為何選擇發(fā)光二極管？

整車廠商選擇發(fā)光二極管來取代傳統(tǒng)的燈泡固然有很多原因，但目前這類照明系統(tǒng)安裝在什么位置仍是討論的問題之一。在內(nèi)部件方面，人們最為關(guān)心的是降低能耗和保修成本。在很多應(yīng)用場合，發(fā)光二極管只有傳統(tǒng)燈泡耗能的1/4，在汽車內(nèi)部電子硬件的作用下，照明系統(tǒng)方面每節(jié)省一個瓦特的能量，就能將該能量應(yīng)用于其他地方。而在使用壽命方面，發(fā)光二極管可達(dá)1萬小時，而燈泡只有3百小時，這意味著前者永遠(yuǎn)不會燒壞，而汽車制造商也就不必在經(jīng)銷商每次替換一個50美分的燈泡時不得不支付約30美元的保修費用。“最終所有的內(nèi)部件照明系統(tǒng)都將使用發(fā)光二極管，”Osram Opto半導(dǎo)體公司發(fā)光二極管事業(yè)部市場總監(jiān)Mike Godwin先生充滿信心地預(yù)言。
在外部件應(yīng)用方面，汽車制造商最為看重的是外表的個性化和與眾不同，而發(fā)光二極管的凈色和高科技前衛(wèi)感覺都能緊緊吸引眼球。除了以上很酷的外觀因素外，發(fā)光二極管還具有更多實際應(yīng)用優(yōu)點，其照明總成的體積比傳統(tǒng)的部件要細(xì)小的多（據(jù)Visteon估算，體積縮小了55%），這給予設(shè)計人員在空間設(shè)計上更大的自由性。在發(fā)光二極管供應(yīng)商引以為傲的車頭照明系統(tǒng)方面，研究人員已成功通過自動開關(guān)獨立的發(fā)光二極管芯片的方法來控制調(diào)節(jié)車頭燈的光照模式。這也帶來一些更為理想的新功能，比如在車輛轉(zhuǎn)彎時，側(cè)向燈將自動變化亮光等級以防止迎面開來的車輛因為燈光眩目而發(fā)生事故。

價格的限制

雖然發(fā)光二極管具備了以上各種出色的功能，但是其價格卻并不是一般整車廠商所愿意接受的。在回答“是否汽車內(nèi)所有的照明系統(tǒng)都能被發(fā)光二極管所取代？”這個問題時，Schaper先生回答說：“我認(rèn)為除了價格外，并不存在別的限制因素。最大的障礙就是價格，目前它們?nèi)匀槐容^昂貴。雖然每家汽車廠商都在努力爭奪更多的市場份額，可是，這并不意味著他們必然選擇高科技的方案。”畢竟，白熾燈已經(jīng)使用了20年，成為了一種便宜而又通用的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。但是由于照明系統(tǒng)使用量的逐年提高，整車廠家也逐漸愿意為了性能和降低長期成本而進(jìn)行額外投資。Godwin先生稱：“在某些特定領(lǐng)域，發(fā)光二極管和燈泡的成本曲線已經(jīng)接近和吻合。”比如在儀表板和收音機(jī)的照明系統(tǒng)方面，燈泡在降低熱能和保修成本方面的損失已經(jīng)抵消了發(fā)光二極管的初購成本。Godwin指出，由于更快的系統(tǒng)反應(yīng)能力，整車廠商正快速在中央剎車照明方面轉(zhuǎn)向使用發(fā)光二極管。（一份研究表明，發(fā)光二極管的反應(yīng)時間為1.8毫秒，這意味著時速65英里的汽車可以提前24英尺的距離剎住車，而白熾燈泡的反應(yīng)時間卻需250毫秒。）

但是，讓我們看看整個汽車照明系統(tǒng)中發(fā)光二極管的應(yīng)用比例，仍然很小，而且價格也昂貴。那為什么二極管制造商仍然行情看漲？答案是摩耳定律。由于發(fā)光二極管屬于半導(dǎo)體芯片（盡管不是硅材料，而是銦、鎵和氮），該理論稱，每過18個月，每平方英寸內(nèi)的晶體管數(shù)量就會翻上一倍。對于發(fā)光二極管來說，這意味著，每消耗一個瓦特能量所產(chǎn)生的流明（光通量單位）數(shù)將以燈泡技術(shù)所無法企及的速度上升，而單位成本則會由于生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大而急劇下降。Schaper解釋說：“發(fā)光二極管和所有的芯片一樣，非常依賴高產(chǎn)量。一旦產(chǎn)量達(dá)到了一定規(guī)模，價格自然會下跌。”

產(chǎn)生熱量太高

發(fā)光二極管的另一個問題是產(chǎn)生的熱量。盡管它們具有眾所周知的降溫措施，但是由于單位芯片產(chǎn)生的流明數(shù)上升很快，因此額外的熱量也不斷增加，怎樣去除額外產(chǎn)生的熱能成了發(fā)光二極管技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的主要瓶頸。供應(yīng)商正在試驗散熱片、風(fēng)扇甚至冷卻液，但是所有這些方法都會增加產(chǎn)品的復(fù)雜度、空間體積和單位成本。Schaper稱：“我們并不想為了多獲得一些光照亮度而把產(chǎn)品弄得過于復(fù)雜，發(fā)展的方向應(yīng)當(dāng)是保持成本并充分利用體積細(xì)小的優(yōu)勢，不要去考慮龐大的冷卻系統(tǒng)而反而失去了這一優(yōu)勢。”這里有一個矛盾，為了從目前仍占市場優(yōu)勢的傳統(tǒng)白熾燈產(chǎn)品手里奪取更多的市場份額，發(fā)光二極管供應(yīng)商仍須提高其產(chǎn)品的光照強(qiáng)度，但是經(jīng)濟(jì)劃算的冷卻系統(tǒng)卻尚未研制成功。

發(fā)展方向

話說回來，盡管仍然面對不少挑戰(zhàn)，但發(fā)光二極管在汽車照明系統(tǒng)中的應(yīng)用發(fā)展趨勢卻是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的。Visteon計劃從2008年開始為一家不知名的汽車整車廠提供低能發(fā)光二極管的車燈產(chǎn)品。而據(jù)Schaper的估測，到2010年第一輛全部安裝電子二極管照明系統(tǒng)（包括高能車頭照明系統(tǒng)）的汽車將上路。對發(fā)光二極管而言，最有可能的是漸進(jìn)式發(fā)展 ：第一步，在顯示信號和白天照明的內(nèi)部件和車尾外部件照明領(lǐng)域逐漸取代傳統(tǒng)燈泡，而車頭大燈仍然使用白熾燈和氙燈。而最終，發(fā)光二極管將完成車頭大燈的量產(chǎn)階段。對此，發(fā)光二極管的供應(yīng)商（他們中的大部分同時也生產(chǎn)燈泡）立刻指出道，發(fā)光二極管要真正一統(tǒng)車輛照明市場尚需很多年，但無疑，傳統(tǒng)燈泡的輝煌將漸漸遠(yuǎn)去。