LED汽車燈

LED汽車燈，是指車內外光源均採用LED技術，用來外部與內部照明。外部照明設備涉及熱極限與EMC問題，同時還有卸載負載測試的許多複雜標準。 LED汽車燈可廣泛使用LED汽車燈來營造車內環境，用壽命為5萬個小時，LED的結構堅固，不容易受振動影響，使用過程中光輸出亮度也不會明顯下降。LED汽車燈適合於汽車電子的各種照明套用，包括大燈（遠光燈和近光燈），霧燈，尾燈，剎車燈，轉向信號燈，白天行車燈，踏板照明燈，儀表燈，牌照燈，車門燈，車內照明燈，示寬燈，導航，娛樂系統，背光燈及指示燈等。

基本介紹

• 中文名：LED汽車燈
• 優點1：節能
• 優點2：環保
• 優點3：壽命長

優缺點

優點

一、節能：是由發光二極體直接由電能轉化為光能，較普通汽車燈泡耗電僅相當於傳統燈的1/10，能更好的節省油耗，保護汽車電路不被過高的負載電流燒壞。

二、環保：光譜中沒有紫外線和紅外線，發熱量小，也沒有輻射，眩光小，而且廢棄物可回收，沒有污染不含汞元素，可以安全觸摸，屬於典型的綠色照明光led源。

三、壽命長：燈體內也沒有鬆動的部分，不存在燈絲髮光易燒、熱沉積、光衰等缺點，在恰當的電流和電壓下，使用壽命可達8-10萬小時，比傳統光源壽命長10倍以上。（具有一次更換，終身使用的特點）

四、高亮度，耐高溫。（電能直接轉換為光能，發熱量小，完全可用手觸摸，安全放心）

五、體積小。計者可以隨意變換燈具模式，令汽車造型多樣化。汽車廠商青睞LED，完全是LED本身的優點所決定的。

六、穩定性能好，led抗震性能強：樹脂封裝，不易碎裂，容易儲藏和運輸。

七、發光純度高，色彩清晰鮮艷，無需燈罩濾光，光波誤差在10納米以內。

八、反應速度快，無須熱啟動時間，微秒內即可發光，傳統玻殼燈泡則有0.3秒延遲，可防止追尾，保證行車安全。

缺點

一：LED車燈比普通車燈成本高。（目前隨著LED套用的不斷普及，價格將進一步降低）

二：汽車大燈普及困難，散熱性不好，散熱處理不好容易光衰，影響車燈使用壽命。

三：現無出台行業標準，產品質量參差不齊，同款產品用不同LED生產價格相差1-2倍現象都有。

套用障礙

1、與白熾燈泡相比，套用LED的成本居高不下，根據採用LED數量、質量的不同，價格一般為同類白熾燈泡產品的幾倍至十幾倍不等。雖然大功率LED早已出現，但其成本也與其功率大小成正比，全球範圍內車用LED生產成本的下降速度將是影響今後車用LED大規模套用的主要因素之一。

2、由於終端消費者對車燈外觀的要求越來越高，而隨著車燈套用LED的數量越來越多，LED出現問題的機率越來越大，因此對LED產品性能可靠性的要求越來越高。同時整車商對於LED供貨商的要求越來越苛刻。

3、隨著車用LED市場規模越來越大，新加入的供貨商勢必越來越多，競爭加劇，而供貨商的產品質量參差不齊，勢必會影響市場聲譽，從而影響最終消費需求。只要LED成本降至與白熾燈同一水平，除經濟型轎車以外的轎車都將會大規模地套用LED.

優勢

對於汽車而言，LED光源(不僅限於前大燈)有以下7大優勢：

1、節能、成本低：LED的發光效率達80%~90%，如果用我們日常的節能燈來打比方，節能燈比白熾燈節能4/5，而LED比節能燈還節能1/4。在汽車上，同樣的日間行車燈，LED元件的能耗僅為鹵素燈的1/20。LED元件的成本也逐年大幅降低，並且目前成本和價格仍然在以每年20%以上的幅度下降。

2、壽命超長：用在汽車上的LED元件基本都能達到50000小時的水平，而知名的汽車燈光供應商已經能夠提供壽命達100000小時的LED元件，換算一下，相當於11年。在考慮到燈光的使用頻率，基本上在整車的設計壽命里，LED元件都不需要更換。相比之下，氙燈的壽命僅為3000小時左右。而且LED讓大燈的形狀和線條變得更加豐富，夜晚的識別度也更高。

3、耐用性好：LED元件結構簡單，抗衝擊性、抗震性非常好，不易破碎，能夠很好地適應各種環境。

4、LED元件體積小，緊湊便於布置和造型設計：這是LED的一個巨大優勢，這一優勢充分迎合了汽車廠商在設計上的進化需求，打破過去燈光系統對造型創新的束縛，讓我們擁有更具創意的汽車產品。

5、回響速度快：LED的點亮僅需微秒級別，用在尾燈和轉向燈上能夠迅速點亮達到更好的警示效果，用在前大燈上，相比氙燈和鹵素大燈擁有更高的回響速度，對於行車安全性有更好的保障。

6、亮度衰減低：LED亮度高，光線亮度衰減遠低於鹵素燈，適合用作照明及剎車燈、轉向燈等警示燈光。

7、低壓直流電即可驅動，負載小，干擾弱，對使用環境要求低，適應性好。不像氙燈那樣還需要升壓裝置(高壓包)。

優勢

型號與原車一致，不改變原車路線，直接替換原車燈泡

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更柔和: 色彩飽和豐富，使輸出光線更加柔和自然，符合汽車照明套用的特點；

更耐用: 經久耐用，抗震性強，使用壽命更長，是傳統一般鹵素燈壽命的10倍；

更節能: 效率高，發熱更少,低耗,環保, 5050貼片LED汽車燈發熱少，是未來汽車節能套用的設計理念；

更安全：比傳統白熾光回響速度更快，HID燈需要較長的驅動點亮延遲。更實時反映車況和路況，留給駕駛者更長的判斷時間，減少汽車安全事故；

更實用：體積小，重量輕,可以實現更小巧精緻的燈具，為其他的車型設計節約更多空間；

更健康:LED燈屬於綠色冷光源，沒有紅外線，紫外線等其他光線，熱量、輻射很少，汽車室內照明更健康、滿足背光七彩套用需求。

發展前景

毋庸置疑，採用高亮度LED照明將成為未來汽車的主要特徵，這歸功於LED相對於傳統的白熾光照明方案所具有的許多基本優勢。此外，採用LED照明也可帶動汽車設計技術和設計風格上的變化。然而，正像任何創新技術一樣，LED在被廣泛用於汽車照明之前，仍需要克服許多困難。

關鍵特性

1. 可靠性與使用壽命

LED的預期使用壽命為5萬個小時，而鹵鎢燈為2萬個小時，鎢白熾燈為3千個小時。相對於白熾燈，LED的結構堅固，不容易受振動影響，使用過程中光輸出亮度也不會明顯下降。基於多個LED的照明方案還具備“冗餘度”好處，即使一個LED出現故障，仍可以繼續使用照明裝置。

正確使用LED(特別是正確控制LED的溫度)，可有效延長LED的預期壽命。相反，如果溫度過高，LED很容易損壞。LED套用在汽車照明上還牽涉許多法律定義問題。大多數國家對剎車燈或頭燈故障——燈亮或熄滅有明確定義。但對採用多個LED的燈，很難準確定義照明燈是否已經損壞。製造商與立法機構正在定義LED的使用方法。

2. 效率/每瓦流明

與標準的白熾燈相比，LED消耗每單位電能可以產生更多的光輸出。但與鹵素燈相比時，LED的實際光輸出的優勢並不明顯。最新的LED具備出色的流明每瓦數值，但某些數值是在最佳化條件下取得的，而通常不是在最高輸出條件下獲得的。一般而言，當LED的電流增加時，光輸出量並未呈線性增加。因此，即使LED在0.5A電流下輸出x流明，它在1.0A電流下也不會輸出2x流明。

3. 回響速度

以剎車燈和方向指示燈管為例，假設車輛時速為125公里/小時，即35米/秒時，白熾燈的熱啟動時間約為250毫秒，而反應迅速的LED可提早約8米距離發出剎車警告，從而有效避免汽車相撞。指示燈也是如此。

4. 方向性

另一個關鍵特性是LED的發光方式。與白熾燈不同，LED只透過一個表面發光，這對頭燈與航圖燈套用有好處，但可能不適合車廂照明燈其它照明套用。

控制方法

1. 電流控制

LED的一個基本問題是，LED是由電流控制的器件，其電壓降相對較低。最簡單的方法是使用電阻限制LED的電流，但該方法並不適合採用額定電壓為12V或24V電池的系統，因為電池的實際電壓是從6V至18V或12V至36V。因此，如果需要保持亮度，就必須進行恆流控制。

LED汽車燈

2. 電流的線性控制

線性控制指通過線性調節器保持通過LED的電流為常數。線性控制在某些情況下效率很低，例如，正向電壓為3.5V的單1A(3W)LED，需要調節器在保持1A電流的同時將的額定12V電源降至8.5V，這樣使用3W LED將浪費8.5W的功率。線性電流控制是產生噪聲最少的技術，而且從EMC角度看，線性電流控制最安全。

3. 開關式調節器

電感式開關恆流技術雖然產生的電子噪聲較多，但它的效率更高。根據LED的使用數量，可以採用降壓或降/升壓調節器。

4. EMC問題

必須儘量減少輻射與傳導噪聲，將噪聲控制在容許極限內。雖然PWM方法的頻率固定，且相對較容易進行濾波，但由於LED負載較為穩定，如果採取適當措施，磁滯控制器及PFM是合適的選擇。開關式調節器的發展趨勢是頻率將更高，以減少電感/電容的體積。這對汽車套用而言，這總是最佳的解決方案。將頻率保持在較低的水平有助於避免干擾問題。

基頻的“抖動”或“擴展”技術確實有助於符合類似峰值EMC測試要求，但最佳的方法是不產生任何輻射，而任何開關式調節器均難以實現這點。

輻射熱、傳導熱與熱管理使用高亮度LED的用戶(特別是汽車製造業)要面臨的關鍵問題與最大挑戰之一，是LED的自熱問題。LED的每瓦流明已取得了很大改進，但事實上LED的多數電能均轉化成傳導熱。LED能產生的適合車廂照明的輻射熱較少，但在寒冷氣候中，頭燈的輻射熱卻能有效地融化透鏡上的雪。因此，熱管理是可靠控制LED的關鍵。

熱管理主要指溫度增加時減少電流。使用高亮度LED的優點是電流變化較大時，眼睛無法察覺到亮度變化。一般而言，電流下降25%，單個LED的亮度變化並不明顯。

但是，LED會隨溫度與電流的變化而改變顏色，這點是否會影響汽車照明套用仍有待探討。LED的頻譜是否適用於照明，在一般夜視效果下是否會影響駕駛者的距離感，這些問題可能更加重要。

採用PWM方法來減低亮度比，而非直流電控制，可得到更大的光暗比例，且色溫不會發生變化，因此用PWM方法減低亮度是較好的方法。但是，頻率的選擇也很重要。一般認為頻率為200Hz比較好，因為人眼不會感覺200Hz光的閃爍，此外較低的頻率可確保處於低於開關式調節器的轉換頻率。但是，必須預見到頭燈存在頻閃效應的潛在問題。一種較為合適的方法是使用更高頻率來調節LED的亮度，從而避免“偏擺”效應。此外，必須謹慎選擇電感器，避免汽車內產生可聽到的噪聲。

LED的溫度感測也是需要解決的問題。熱敏電阻器是廣泛使用的方法，但使用熱敏電阻器必須十分小心，溫度控制回響應設定為LED需要減少的電流所對應的溫度上限。當環境溫度降低時，簡單的溫度控制可導致LED的電流增加。圖2給出了LED對環境溫度的典型回響要求。

套用範圍

在汽車套用中，LED主要被用來外部與內部照明。外部照明設備涉及熱極限與EMC問題，同時還有卸載負載測試的許多複雜標準，例如，電壓是40V、60V、80V，還是100V LED的驅動電路必須符合汽車EMC規格的嚴格要求。對於通過高效、電感開關式調節器驅動的LED，符合上述要求有一定難度，所有預防措施將增加總體方案的成本。在外部照明套用領域，頭燈、霧燈及指示燈是目標套用。

由於LED所具備的優點，可廣泛使用LED來營造車內舒適環境，比如儀表類照明燈、踏板照明燈、航圖燈、後霧燈、汽車後剎車與指示燈，而用於顯示汽車“娛樂信息”的平板顯示屏的混色背光照明及氣氛照明將進一步增加LED的套用。