我國(guó)LED前照燈研發(fā)取得進(jìn)展

1、我國(guó)LED前照燈研發(fā)取得進(jìn)展前照燈是保證汽車平安運(yùn)行的重要部件之一. 近幾年來(lái),隨著照明光源技術(shù) 的進(jìn)步,汽車前照燈經(jīng)歷了一個(gè)從白熾燈到鹵素?zé)粼俚?HID燈的開(kāi)展過(guò)程,然而, 這些傳統(tǒng)光源均屬于真空或充氣的玻殼燈具,在亮度、壽命、體積、發(fā)熱度、色 溫調(diào)整與穩(wěn)固性等各個(gè)方面均存在著致命的弱點(diǎn).LED汽車前照燈就是配置LED光源的一種前照燈,與傳統(tǒng)的汽車前照燈相比,具有壽命長(zhǎng)、節(jié)能、光質(zhì)好、結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)快NS級(jí)、電壓低、體積小等優(yōu)點(diǎn),具已成為國(guó)內(nèi)外爭(zhēng)相開(kāi)發(fā)的 熱點(diǎn).LED前照燈掀起汽車照明領(lǐng)域一場(chǎng)革命當(dāng)前,隨著汽車制造業(yè)的開(kāi)展與人民生活水平的提升,汽車燈具的LED化、智能化是當(dāng)今全球燈具開(kāi)展的

2、必然趨勢(shì).尤其是LED光源的小巧、穩(wěn)固、長(zhǎng)壽、節(jié)能、平面化、智能化等諸多優(yōu)點(diǎn)能滿足人們對(duì)汽車平安、舒適、豪華、節(jié)能、 環(huán)保與多功能等方面的要求.許多知名的汽車制造商與供應(yīng)商紛紛將此定為汽車 工業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn),紛紛將汽車照明 LED化,以適應(yīng)將來(lái)的汽車市場(chǎng).1但在世界范圍內(nèi),LED前照燈仍處于研制階段,日本小系車燈公司首先推出了 LED前照燈樣燈,德國(guó)海拉公司也以獨(dú)具匠心的中央光源配合光纖定向?qū)Ч獾?設(shè)計(jì),推出了概念產(chǎn)品.豐田的2021款雷克薩斯LS600ch成為世界上首款應(yīng)用LED前大燈的車型, 該車燈是由日本小系制作所KOITQ研制和生產(chǎn),該款LED前照燈也成為了世 界第一只LED前照燈.

3、隨后AudiR8車型也推出了世界第一只全LED前照燈,第 一時(shí)間使LED前照燈所有功能變成現(xiàn)實(shí).目前市場(chǎng)上幾款配備LED前照燈的車型有LS600Ch AudiR8、EscaladePlatinum ,這三種車型市場(chǎng)售價(jià)均超過(guò) 10萬(wàn)美元,屬于豪華車型.大 眾車型目前還沒(méi)有配備LED前照燈的主要原因是LED光源的價(jià)格一直比較高,在 一定程度上限制了 LED前照燈的市場(chǎng)銷量.盡管如此,很多汽車廠家還是將LED前大燈的應(yīng)用列入日程中.隨著LED技術(shù)的不斷成熟和完善,其光源的價(jià)格將逐漸下降,未來(lái)將會(huì)有更 多的車型采用LED前照燈.據(jù)日本小系車燈制作所預(yù)測(cè),2021年日本銷售的新 車中將有5喇己備LED

4、前照燈,也就是說(shuō)再過(guò)1-2年群眾化車型也有望配備 LED2前照燈我國(guó)在“十一五期間對(duì)LED汽車燈進(jìn)行了重點(diǎn)部署和研發(fā).國(guó)家863方案“半導(dǎo)體照明工程重大工程,“十一五首批啟動(dòng)課題中就安排了 “車用 LED 光源系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、“轎車前照大燈集成技術(shù)研究 和“大功率LED車燈研究及規(guī)模 化應(yīng)用三個(gè)相關(guān)研發(fā)課題,分別由常州星宇車燈股份、 吉林東光瑞寶 車燈有限責(zé)任公司和天津一汽夏利汽車股份主持承擔(dān). 目前,前兩個(gè)課題都已順利通過(guò)驗(yàn)收,一款基于奔騰 B50車型的全LED前照燈樣燈問(wèn)世.奔騰B50全LED前照燈的研制成功標(biāo)志中國(guó)在 LED前照燈領(lǐng)域已經(jīng)取得了進(jìn)步,縮短 了與國(guó)際先進(jìn)水平的差距,也標(biāo)志中國(guó)在汽

5、車零部件領(lǐng)域自主創(chuàng)新方面取得了卓 越的成果.隨著第一只全LED前照燈的誕生,其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程也將逐步縮短.奔月B B50車型全LED前照燈樣燈設(shè)計(jì)原理一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)B50前照燈由遠(yuǎn)光燈、近光燈、行車燈、轉(zhuǎn)向燈構(gòu)成,B50的遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)與Mazda6的電路系統(tǒng)相同,即遠(yuǎn)光燈接通的時(shí)候,近光燈同時(shí)在接通狀態(tài),設(shè)計(jì)者在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候,近光燈采用了 3顆15WLED遠(yuǎn)光燈采用2顆15WLED因此實(shí)際照明的時(shí)候遠(yuǎn)光燈是5顆LED同時(shí)點(diǎn)亮.而位置燈與轉(zhuǎn)向燈那么采用普通LED以下圖是B50前照燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：二、光源選擇選才¥ LED作為前照燈的光源,具有以下優(yōu)點(diǎn)：色溫更高,超過(guò)5000K,因此更接近日光水

6、平；超長(zhǎng)壽命,比汽車壽命還要長(zhǎng)；更低的能耗：近光燈可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的造型,前照燈中更容易增加個(gè)性元素；冷光源,燈內(nèi)的溫度更低,使用普通樹脂材料更環(huán)保；燈光的利用率更高.另外LED產(chǎn)品具備比鹵素?zé)舾叩墓怆娹D(zhuǎn)換效率,如下表：為了能夠?qū)崿F(xiàn)比現(xiàn)有前照燈更好的技術(shù)指標(biāo),該前照燈采用OSRA吠司OSTA源歹的大功率LED產(chǎn)品,該LED采用5顆3WLE理聯(lián)封裝,輸入電壓18V, 電流800mA設(shè)計(jì)時(shí)采用了專用電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng),以便能夠更好的發(fā)揮 LED成效.三、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)光學(xué)設(shè)計(jì)采用近光燈光學(xué)設(shè)計(jì)和遠(yuǎn)光燈光學(xué)設(shè)計(jì)兩種類型：1 .近光燈光學(xué)設(shè)計(jì)近光燈設(shè)計(jì)采用的是橢球+透鏡的設(shè)計(jì)方式,原理如下：根據(jù)橢球的幾何特性

7、,它存在2個(gè)焦點(diǎn),光源放置在其中一個(gè)焦點(diǎn)上,光源發(fā)出的光束通過(guò)橢球反射面反射會(huì)聚集在另外一個(gè)焦點(diǎn)上,而橢球的第二焦點(diǎn)又恰恰是透鏡的焦點(diǎn),根據(jù)透鏡的性質(zhì),焦點(diǎn)上發(fā)射出的光線通過(guò)透鏡的折射, 輸 出的應(yīng)當(dāng)是平行光.根據(jù)這個(gè)原理,就可以根據(jù)ECEfc準(zhǔn)要求適當(dāng)?shù)母淖儥E球的 箜5形狀,目的是使從透鏡輸出的光水平擴(kuò)散, 然后在透鏡的焦點(diǎn)處放置遮光屏, 以到達(dá)形成明暗截至線的目的.鑒于目前單顆大功率LED的實(shí)際光通量400lm尚不能滿足法規(guī)要求,因 此,設(shè)計(jì)者采用了三聯(lián)透鏡組來(lái)制做近光燈組,設(shè)計(jì)圖樣如以下圖：在配光過(guò)程中,針對(duì)每個(gè)透鏡組分別配光,使每個(gè)透鏡組發(fā)揮著不同的作用,其擴(kuò)散角度也不盡相同,最終保證

8、 75r, 50r等法規(guī)要求點(diǎn)到達(dá)最正確效果.LED與普通鹵素?zé)舭l(fā)光特性的區(qū)別,如以下圖：鹵素?zé)舭l(fā)光角度是360度,而LED發(fā)光角度僅僅在150度左右,在做配光設(shè)計(jì)的時(shí)候,應(yīng)重點(diǎn)考慮到這一點(diǎn),因此,實(shí)際上只用了 1/4橢球.2 .遠(yuǎn)光燈光學(xué)設(shè)計(jì)遠(yuǎn)光燈光學(xué)設(shè)計(jì)采用兩種方案,第一種是反射鏡配光,第二種是自由曲面的 透鏡配光.遠(yuǎn)光燈的光學(xué)設(shè)計(jì)根據(jù)ECE標(biāo)準(zhǔn)要求,進(jìn)行反射鏡配光并結(jié)合自由曲面透鏡6的設(shè)計(jì)使其到達(dá)擴(kuò)散的目的,并且最亮點(diǎn)能超過(guò)法規(guī)的要求(1)反射鏡配光反射鏡配光是基于拋物面原理進(jìn)行設(shè)計(jì), 根據(jù)拋物線的幾何特性,光源放置 在拋物面的焦點(diǎn)上.(2)自由曲面透鏡的設(shè)計(jì)這局部配光設(shè)計(jì)由LED散熱系

9、統(tǒng)、自由曲面透鏡三局部組成,設(shè)計(jì)者通過(guò)對(duì)透鏡外表局部進(jìn)行配光設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的擴(kuò)散目的.反射鏡配光是比較傳統(tǒng)的配光方式, 也比較容易限制,而自由曲面透鏡的配 光是專門為L(zhǎng)ED配光設(shè)計(jì)的,鹵素?zé)舨贿m合這種方案的設(shè)計(jì).四、散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)制約LED效率的最大障礙應(yīng)該是散熱問(wèn)題,因此散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是LED前照燈設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容,我們使用ICEPAKt QFIN進(jìn)行計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與模擬：使用QFIN主要用于設(shè)計(jì)散熱器的葉片,對(duì)于近光燈三聯(lián)透鏡組的結(jié)構(gòu),散變7熱器設(shè)計(jì)完成后圖樣如下:該散熱器的形狀與車燈的結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系,但與散熱效果關(guān)系不大,與散熱效果關(guān)系大的主要是葉片的間距與厚度,在 45W助率下使用QFIN進(jìn)行分析,初始溫度為50C,結(jié)果如下：從圖中我們可以看出,在10分鐘內(nèi)溫度上升非?？?20分鐘后趨