汽车照明与LED灯具

摘要 本文详细叙述了LED灯具与传统汽车照明灯具的对比优势；同时简单的介绍了LED灯具在汽车照明使用中所面临的一些技术问题。

关键词 汽车；照明；LED

中图分类号U465 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）54-0064-02

现在越来越多的LED灯具照明出现在汽车的应用中。尾部中央高位刹车灯是最早采用LED的汽车灯。在车灯市场上，其他车外照明和指示灯如刹车灯、转向信号灯以及车内照明灯都已改用LED灯具作为光源。近年来，车外照明灯，如白天行车灯（DRL），以及车头近光灯都开始改用LED灯具。此外，在车身内部，一些车内显示器的背光也开始采用LED作为光源，如仪表盘以及TFT显示器。随着功率型LED技术的突破，未来汽车前大灯也将使用LED技术为主要光源。2010年车用灯（除前大灯）LED市场规模约为260亿元，正成为LED的重要应用市场[1]。

1 LED灯的发光原理

LED灯的发光原理是利用发光二极管（Light Emitting Diode，简写为LED），采用不同的封闭技术，做成灯具的主要发光器件。其中，使用不同的化学元素如镓（Ga）、磷（P）、铝（Al）等制成PN两极，利用PN极正向通电产生电子移动，在这种电子移动中多余的能源转化为光。

2 从几个光学指标谈汽车照明LED灯与传统灯具的对比

2.1 光通量

光源在单位时间内发出的光量总和称为光源的光通量。它指人眼所能感觉到的辐射能量；流明就是光通量的单位：单位立体角（1球面度）内发出的光通量为“1流明”。

2.2 照度

照度（Luminosity）指物体被照亮的程度，也就是单位面积接受的光通量，单位为勒克斯（Lux，lx）。1勒克斯等于1流明(lm)的光通量均匀分布于1m2面积上的光照度。所以，即使是在光通量相同的灯具照射下，不同的悬挂高度，不同材料的反射面，被照区域的照度也是不同的。

2.3 光效

光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率（瓦）的比值，称为该光源的光效。单位：流明/瓦（1m/W）；这是衡量LED产品节能效益的最关键指标；光效越高，就表明在同等照度的要求下，可以使用功率越低的照具。高功率或高亮度LED的光输出已经超越了具有重要里程碑意义的100lm/W。事实上，有的制造商已声称在实验室里获得了200lm/W的LED光输出。因此很明显，就发光效能而言，LED已超过了白炽灯泡（标准60W灯泡的光输出为15lm/W）。

2.4 色温

色温表示光源光色的尺度；对LED照明产品而言，使用不同的化学元素做成的半导体，会产生不同波长（颜色）的光，同时使用不同的荧光粉覆在芯片上，也能产生不同的发光颜色。和传统灯具对比，LED灯的优势很明显。

2.5 灯具效率

灯具输出的总光通量与灯具内所有光源发射出的总光通量之比，一般用百分数表示。这也是“二次光源”的概念来源；因为光源发射出的光通量，总有一部分在穿过灯具、灯罩后有所损失。LED灯具的效率大约是90%；荧光灯大约是60%，普通白炽灯大约是60%，高压氖灯大约是51%。

2.6 LED灯具的其他优势

由于LED灯具是固态封闭的灯具，能经受得住各种振动环境的要求；内部不需要充气，也不含水银、汞等有毒物质，甚至都不一定需要玻璃外壳；LED的散热小，工作温度处在40℃～80℃之间，不会造成产品外表温度过高，引起气体爆炸等。所以，LED灯具还具有较高的安全性。LED炮的平均寿命长，稳定可靠。LED灯具还可以节省能源，LED灯的外形更小，很容易装入灯座内。LED刹车灯的启动速度点亮时间短，这样可以大大降低了被尾随车辆碰撞的危险[2]。

3 LED灯具在汽车照明中使用中面临的主要问题及其解决方案

由于LED灯具在汽车照明使用中，需要特别注意电流的稳定性，有时不得不安装一些专门的设备，来为LED灯具提供它工作所需要的恒流电流，以确保LED亮度的一致性。LED驱动器的设计可以保证将纹波电流控制在LED可以接受的范围内，这种驱动器属于电源转换电路设计，它的主要特点就是能实现恒流输出而不是恒压输出[3]。

LED驱动技术目前有三种方案可供选择。第一种，电阻限流法，它的优点是成本较低，设计简单；缺点是由于电流会随着正向电压和驱动电压的不同而改变，所以LED发出的亮度会改变；第二种方法是线性稳流器，也叫恒流器。它的优点是设计简单，电流恒定；缺点是效率很低，而且随着输入电压的升高，线性芯片承载的压降也就越大，还有线性芯片也会产生大量的热。它能改善电阻限流法中电流波动的缺点。

除了以上两种方法外，还有一种开关电源式的驱动方法。用开关电源作为LED驱动的方法具有很高的效率，而且电流恒定，因此被越来越多的车灯生产商所使用。它最大的缺点就是设计线路要复杂些，而且成本相对较高。

对于在汽车环境中使用的高功率LED驱动器来说，它必须具备某些特性，比如能利用汽车上的电压和电源，具有一定的效率，能同时具有一种同时满足输入电压范围以及所需的输出电压和电流要求的转换拓扑结构，给不同类型的LED配置提供足够的电流和电压。除此之外，它们还应该拥有以下特点：宽输入电压范围、宽输出电压范围、高效转换、严格调节的LED电流匹配、低噪声、恒定频率操作、独立的电流和调光控制、宽调光比范围、小巧紧凑的占板面积和极少的外部组件。

4 结论

本文叙述了LED灯具在汽车照明中的应用及其面临着的主要技术问题，并指出LED灯具肯定会能取代传统的照明工具，在汽车照明中越来越普及。

参考文献

[1]赵丽军.立规矩定方圆促进行业健康发展[J].半导体照明，2009(1)：19-22.

[2]赖传，陈伟民，等.基于LED光强分布的摩托车信号灯配光设计[J].光学技术，2010(1)：130-133.

[3]柴万东.LED在照明领域的应用[J].赤峰学院学报，2010(1)：20-21.