汽车LED前灯的发展史与应用前景如何？

一、前照灯的功能：

(1)它能够照亮前方道路，使驾驶者更易识别路障、行人、交通标志，在夜间出行时更加安全、方便;

(2)它有信息传递作用，能够通过灯光的变换，传达车辆自身行驶状态，有效避免与其他车辆的冲突，起到警示、提醒的作用，甚至能够在紧急情况下通过异常灯光变换向其他驾驶员求助。

二、前照灯的发展历程：

1885年10月，德国人卡尔本茨(Karl.Benz)研制出世界上第一辆真正意义上的汽车，尽管车辆的主要部件配备齐全，但却没有安装前照灯。

1887年，一名驾驶员驾驶汽车在黑暗中迷失，幸好偶遇一位带着手提灯的农民，才得以安全回家，于是家用手提灯便成为了首个汽车前照灯。

第一代，乙炔前照灯

从最早的乙炔前照灯发展到今天的带透镜反射式前照灯，跨越了约120年的发展历程，这期间，汽车前照灯大致经过了五代的发展。

1909年，乙炔气首次被用作汽车前照灯光源，并一直延续到1925年。乙炔是一种可燃性气体，由车灯内的碳化钙同水发生化学反应而生成，乙炔燃烧时的火焰比较明亮，在当时被广泛采用，作为前照灯照明灯具。

第二代，白炽前照灯

1913年，螺旋钨丝被用作白炽灯泡灯丝，美国凯迪拉克汽车使用此种灯泡制作前照灯，开启了汽车电器照明时代，但直到1925年，所有出厂汽车才均采用电器照明。白炽灯是第一款真正意义上用于汽车照明的“电灯”，它通过电来加热灯丝至白炽状态而发光，它的诞生拉开了汽车车灯电气照明的时代序幕。但是电于当时车载电气设备还十分落后，白炽前照灯的普及应用十分缓慢。

第三代，卤素前照灯

1964年法国“斯贝”公司生产了首批卤钨灯泡前照灯，比传统车灯寿命长、亮度高，成功替代了普通白炽灯。

卤素灯是在普通白炽灯基础上发展而来的一种高级版本，它的出现大大延长了钨丝车灯的寿命。

卤素灯是在灯泡内注入卤素气体，钨丝通电后，蒸发的钨丝与卤素气体发生化学反应生成卤化钨，使得蒸发的钨能够重新凝结在钨丝上，这样就避免了钨丝过早的断裂，从而延长灯泡寿命。早期的卤素灯，还存在稳定性不足等各种问题，此后，随着卤素灯的不断技术改进，其一直被沿用至今。目前，绝大多数中低端汽车上的前照灯仍基本采用卤素灯作为前照灯。

LED前照灯有着光效高，及启动方便和光效提升空间较大的优势。前照灯的电源光效如果很高，那么单颗的功率就越大，而功率越小则电源的光效也会略低。当高电压状态时能够满足不同范围照明现实需求。随着汽车在广大人民群众生产生活当中的不断推广，保证汽车能够安全稳定地运行至关重要。当前汽车前照灯广泛应用于汽车内部构造当中，其作为汽车上最主要的应用部件，对于前照灯质量以及性能等方面都给予了较为苛刻的要求。它不仅推动了LED前照灯在汽车上的应用，而且对于提高汽车性能和安全行驶起到了至关重要的作用。文章就LED前照灯的现状及发展趋势进行探析，试图通过分析来增加人们对于LED前照灯研究状况的认识，并把握其今后发展的主要动向。

1、引言

社会的发展，科学技术的日渐成熟，促进LED前照灯的发展。同时数年的发展历程中在技术验证与汽车领域及新技术不断之后。我国又迎来全新的发展市场，LED前照灯被广泛的应用到量产车的入市中，这也再一次证明了LED前照灯的应用价值。

2、LED前照灯的优势分析

LED前照灯英文名称之为LightEmitingDiode，其凭借较小的体积和较长的寿命，与低能耗，具有很强的抗振能力，开启的时间迅速，有着环保性特征等优势，逐渐成为当下社会汽车光源技术首要选择之一。在半导体材料和封装工艺逐步提高背景下，使白色大功率LED前照灯的通光量增加，也正是因为这样LED前照灯被广泛的应用于汽车照明行业，这也验证了一个无可厚非的事实，那就是LED前照灯的使用和进一步发展是社会发展和科学技术进步的一个必然，新生的事物也终结会取代过去尝试用的白炽灯与卤钨灯等传统灯具，成为第四代其次照明系统的照明光源[1]。

使用LED汽车前照灯有很多明显的优势，除了实现快速启动和具有较长的应用寿命、低电压保障电气安全等，还有十分重要的一点就是LED前照灯的构成包括多个LED灯具，具有较强塑造性的外部灯具可以很好地融入现代化汽车设计观念中，从而为打造与设计出崭新的汽车，满足广大人民群众个性化需求提供有力的技术支撑与物质保证。另外,LED灯体积小、能源损耗小、耐震动能力强、起动时间快等都是LED前照灯所具备的优点，正是这些优点使得它成为下一代汽车光源技术发展的首选[2]。

3、LED前照灯的发展现状分析

1.LED前照灯的发展现状

汽车上LED前照灯的使用，一直以来都是有待突破的问题[3]。也正由于这类LED前照灯在研发过程中应更注重远、近光功能识别技术的运用，并尽可能多地提供几种不同类型、不同尺寸的模块。考虑到汽车所用LED前照灯照明距离和防眩目功能的实际需要，应该在各LED模块中加装符合照明要求的透镜和反光镜，本实用新型方便满足了人们对不同距离处照明的要求，同时还增强了照明的力度，但这从某种程度上加大了LED前照灯生产的成本，同时也是造成其生产成本过高的重要因素。

在综合考虑汽车前照灯光源照明距离及照明亮度问题后，还需解决和处理好LED前照灯照明过程中的散热问题。由于照明时LED前照灯的亮度会伴随温度的逐渐升高变暗，应用寿命也会缩短。所以说热管理问题也是目前LED前照灯在远光与近光照明时亟需解决的一大问题。

考虑到这些，我们不难发现LED前照灯的散热问题依旧是一个十分棘手的问题。伴随LED前照灯的不断发展，现在可利用高效率和完善功能、良好性能的驱动器设备来应对所出现散热问题及其带来的弊端。

与一般卤素灯相比较LED在灯光光源上很不一样,LED灯是冷光源，由于LED灯这个特点特触发车灯材料改变，导致车灯材料向一个崭新方向发展。前照灯中广泛采用的是各种耐热性材料，其中有代表性的是PAR,PBT,HTPC,它们都有着良好的特性，会使生产成本提高，故可采用ABS和PC材料代替，另外还可广泛应用树脂类材料代替金属材料。这有利于控制生产成本最低，以免在采用金属材料时，采用了某些不环保的手段与技术，加大了防腐工作量。有些设计师还试图将LED光源看作是一种常见种类的电子元器件，仿佛是看笔记本电脑中的芯片。

其所产生的热量只与其功率有一定的联系，但是忽略散热体系设计，出现散热体系设计不科学问题，无法良好控制前照灯灯腔内的温度。

LED前照灯所使用的冷光光源遇到前照灯的水雾问题，汽车LED前照灯的设计人员为了良好解决这一问题，引入和使用了对流设备，使LED散热系统内散发的热被良好的驱散，也消除了水雾。应用专用导流泵设备能够把热量导入到前照灯面罩区域。

AUDIR88还使用风扇散热及导流泵这种系统结构，但由于使用散热器设备及泵专用品而加大经济支出又使成本增加。为改善目前状况，进一步大力发展LED前照灯事业，企业也需要加强研究，开始解决LED前照灯所遇到的散热和成本过高问题，搞好散热系统设计工作，以最小的控制成本作为LED前照灯研制创造良好的条件和最佳环境。

2.LED技术在汽车前照灯系统的应用

一是配光技术的运用，在LED前照灯照明系统所采用的为光形叠加的配光方式，运用该方式对汽车前照灯使用配光技术给出更为严格要求。一般情况下，汽车的LED前照灯照明时所散发出来的光纤会朝向半个球的方向陆续发射，所以，整个LED系统将应用到更多的光源，以此满足汽车的通光量及照明需求。LED前照灯整个系统都含有丰富的光源，为保证LED光轴具有清晰的指向和目标导向，在前照灯系统内部不同组成部分对应位置要达到比较准确。其次是散热，由于前照灯系统距离发动机机舱较近，所以在汽车前照灯设计环节中还应考虑散热问题并协同完成散热有关工作。例如采用散热部件和内置风扇可以对散热效果起到保证作用。从功率消耗来看，汽车LED前照灯非常常见的就是白天使用照明灯，当汽车发电机启动后，照明灯就会在白天行驶中开启，照明灯可以提供低光输出或者在这段时间内消耗油量，但是消耗的油量水平比较低，通常会在9瓦左右波动。四是前照灯的防眩问题，白色的LED光源的色温保持在5500K至6000K之间，白色的LED光源和氙气光源(色温为4000K)相比较更加的接近于大自然的光(色温在4800K至6000K之间)，本实用新型舒适性较高，有效地避免了汽车驾驶人员行车过程中出现光疲劳现象等[4]。

4、析LED前照灯未来的发展趋势分析与前景

在科技的带动下,LED前照灯在最近几年内会向一个崭新的方向迈进，并试图利用各种新技术来研制下一代LED，争取在推动LED灯更好发展、减少LED成本支出、持续提升效益的同时，还应加强LED前照灯品质和应用性能。

1.OLED

科学技术的发展与不断创新，为我们带来全新的事物——OLED，OLED的出现对汽车照明体系的设计提供全新的设计思路和方案，因为OLED有着照明十分均匀和不会出现严重的眩光及阴影等问题，因此其较为适合被应用到汽车的信号灯与尾灯等照明中。

OLED有着如下两种优独特优势：

(1)具有自发光特性，不需要其他光源系统辅助或支持，而它只有一点四毫米厚。据估计，今后若干年内照明灯灯具将更精致、更小巧、不占太多空间，而体积上比一般LED照明产品更有优势。这既有利于照明灯具安装又有利于维护，降低后期维护费用投入且更具有经济性;

(2)和LED的点光源相对比，使用OLED具备面光源与漫反射这一特征，其光质的均匀性很好，实现了无极调光，并且不会投射任何的阴影。而且OLED的照明效果也十分均匀，明暗良好相互辉映，还可以获得动态化的效果[5]。

2.朝向环保节能方向发展

LED前照灯现已广泛应用于各种照明环境中，并且随着我国科技的发展与更新，随着光效也越来越高，使得其在实践中发挥出了较大的能效，具有较大的优越性。LED实质上是一种发光二极管，它的发光原理是电驱动发光，若加上正向电压，这时电子与空穴复合就会放出大量的能量，另一部分能量以光子形式持续释放从而产生并形成光束。因为LED发光充分利用了电能，良好的把电能转换成光能，因此在发光环节并不会产生严重污染。LED等的光源不含有汞元素和铅元素等各类污染物质，更不会产生过多热能。因此，与传统光源相比，LED的光源是冷光源，这在上文关于LED前照灯优势分析中我们也可以了解到，也正是因为其是冷光源决定其具备较好的环保性与安全性。

3.朝向智慧型汽车前照灯方向发展

经过乙炔灯与白炽灯和卤素灯等灯源发展历程之后，车灯已经进入到全新的第四代光源时期。LED的体积小，同时发光的面积很小，能够作为点光源来进行配光与设计，这在一定程度上降低设计难度。尽管从整体角度来说，LED前照灯的应用取得一定成效，但是依旧存在一些不足，遇到很多发展难题与瓶颈。有鉴于此，LED前照灯在今后会逐渐向智能化的方向渐进发展。一辆新型汽车在照明系统中通常都配备了大量LED灯具，通过电控设计可以实现每一个LED灯具的启闭控制，还可以对灯具明暗进行更准确地把控，该LED前照灯智能化开发创造了良好的条件。也有由于LED前照灯驱动功率低，能适时启动而不需要各种复杂启用装置等原因，这也就为开发智慧型LED前照灯打下了良好的基础，使得它能够实现智能化开发。

汽车车灯的发展至今已有百余年的历史，光源技术是汽车灯具发展的主要推动力量。自车灯发明以来，光源始终朝着低能耗和高亮度的方向发展，安全、节能的特点日渐显现。从早期的燃料灯，到白炽灯、卤素灯，再到LED光源，每次光源技术的重大突破都会带来汽车灯具行业的革命性发展。车灯的经济增加值越来越高，使用寿命增长，反应速度越来越快。

汽车灯，为保证安全行车而安装在汽车上的各种交通灯。分照明灯和信号灯两类。1905~1912年，为解决前方道路照明，始装用聚光灯式乙炔前照灯，并配备 1只煤油灯为后牌照灯。1945~1947年，最低程度必须配备的各种外部灯具已最后定型。合格的汽车灯应符合相应的光度、色度和基本环境试验规范。

就我国车灯进出口情况而言，海关数据显示，我国机动车辆用电气照明装置进出口数量自2015年整体表现为稳步增长，受益新能源汽车销量大涨和消费回暖整体进出口数量大增，分别达5286.8万个和41336.7万个，预计新能源汽车持续渗透渗透背景下，整体进出口将保持增长趋势。

就竞争格局而言，全球前五大厂商份额累计约74%，其中日本小系、意大利马瑞利、法国法雷奥份额为全球前三，占比分别为25.3%、13.9%、12.8%。国内华域、星宇股份等厂商发力追高，在我国车灯份额占比中，华域视觉占比达28%，星宇股份占比9%，其中华域视觉前身为上海小系，星宇股份产品主要包括前照灯、后组合灯、雾灯、室内灯以及其他小灯等。