LED技术在汽车灯具中的应用

摘要: 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。

　　2007 年，日本丰田汽车推出了Lexus 顶级混合动力车“LS600h”和“LS600hL”，成为全球首次配备使用全白光Nichia LED 前照灯的量产车( 见图1)。

图1 Audi A8 日间行车灯( 左) 及丰田全白光Nichia LED 前照灯( 右)