LED在汽车上的应用PPT课件.pptx

LED技术在汽车灯具中的应用 2020 2 7 1 成员 姚棉升 黄佳陆 吴明浩 曾哲祺 傅康利 2020 2 7 2 1 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 进入二十一世纪 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 2020 2 7 3 2020 2 7 4 2 LED的发光原理 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 2020 2 7 5 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 2020 2 7 6 进入二十一世纪 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 2020 2 7 7 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 2020 2 7 8 2004年 AudiA86 0L豪华车第一次使用Lumileds的6个白色LuxeonLED作为日间行车灯 右 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NichiaLED前照灯的量产车 左 2020 2 7 9 3 LED汽车灯具的优势 1节能环保发光效能上 随着近年LED材料结构学的进展 LED的发光效率也飞速提高 而且LED灯具将绝大部分的能量转化为光能 作为热量损失掉的仅是一小部分 据估计 用LED取代卤素灯能提升整车的mpg指标 每加仑燃油的行驶英里数 约0 25 可见 LED灯具对整车燃油经济性的改善将会有很大的贡献 2020 2 7 10 2前照灯光色辨别目前路标几乎都采用被动辉光的反射方式 而现在已经研发出来光谱接近于日光的LED 这使得它发出的光被物体 如道路交通的指示标牌等 反射的有效性要高于其他光源 从而让司机能在较远的距离尽早发现 提高行车安全 也有助于司机在夜间像白天那样方便地发现并看清交通标志 2020 2 7 11 3前照灯防眩白色LED光源色温在5500K 6000K 因此白色LED光源比氙气光源 4000K 更接近自然光 4800K 6000K 这样的光线使得驾驶者不会因光线而感到疲劳 而是感到十分舒适 2020 2 7 12 2020 2 7 13 4响应时间短此外LED的响应时间短 比普通灯泡响应时间一般要快200 300ms 见图4 应用于高位制动灯或转向信号灯上 这点时间在高速公路上可以为司机赢得6 7m的制动距离 按车速120km h计算 可以减少很多事故的发生 2020 2 7 14 5其他优点LED光源比起其他传统光源 使用寿命明显要长 维护少 抗震性能强 总发热量少 不含Hg等元素 对环境污染小 另外 LED体积小 一个灯具可同时使用几个LED模块 使灯具的光学设计更为自由化 这种优势在概念车上的应用尤为突出 而且LED技术兼容数字化 可整合进数字网络 促进照明的电子控制 2020 2 7 15 4 LED汽车灯具的发展前景 1 亮度输出近年来 高亮度LED技术发展迅猛 截至2008年 欧司朗光电半导体公司推出新款OSTARHeadlampLED OSTARHeadlampLED产生的光通量 依照串联的芯片数量而定 介于700mA时的125lm 单芯片 与1A时的1000lm 五芯片 之间 可达到前照灯需要的亮度要求 高精度的工程设计 内置光闸功能 最佳的芯片安装和封装设计 让OSTARHeadlampLED具有全新的亮度数据和精确的灯光明暗截止线 适用于所有前照灯设计 2020 2 7 16 奥迪R8采用的即是由Lumileds和Osram公司提供OSTARHeadlampLED 其LED头灯具有全面的功能性 包括近光 远光 日间行驶灯 前转向信号灯及前位灯均为LED 见图8 每个头灯组使用54个LED光源 能耗低是其一大特色 近光照明仅耗50瓦 日间行驶照明仅耗6瓦 2020 2 7 17 这种LED新光源使得汽车灯具的风格设计和造型布置具有空前的灵活性 且LED光输出功率密度在技术上已能够与HID灯具匹敌 因此一旦能降低成本并在技术上实现量产 它极有希望把现存的其他照明技术淘汰出局而独霸车灯市场 2020 2 7 18 2 法规支持LED在前照灯中的信号灯功能使用已经在ECE或SAE法规国获得批准 不仅如此 针对汽车灯具照明 欧洲 美国和日本等发达国家希望从立法上规定 照明角度设计的调整 能改善汽车转弯时所造成的照明死角或路面反射不足的问题 以达到最佳照明效益 并降低交通事故发生率 这就是AFS系统 主动式前照灯照明系统 2009年7月 我国也开始提出AFS照明系统的标准制定征求意见稿 估计近两年内即可出台 2020 2 7 19 3 LED与AFS系统LED前照灯与AFS系统的结合 具有传统光源无法比拟的一些优点 LED前照灯能利用光点阵列来组合出前照灯的主动式照明功能 实现光照射方向随转向角度而变化的主动安保功能 而无需采用任何运动部件 这种主动式前照灯照明系统 有可能需要采用比以往所用过的数量更多的光管来构成点阵 照明系统的这种变化也符合并体现了当代汽车的机械装置功能逐渐被全电装系统所取代的大趋势 2020 2 7 20 同一组LED阵列既可以作为前照灯的光源 也可同时用于转向灯 只是在发挥不同照明功能时采用各自的光学镜罩 作为一般的转向灯 只须在车身两侧布置LED阵列 再加上简单的开关功能即可 而要发挥智能前照灯的主动安保作用 让前照光束随车辆的转向轨迹总是同步地照亮车前的道路 则需要布置较多的光源点阵并采取更复杂的光点电控 按照转向输入来控制光点阵列的明暗组合及其反光镜 从而同步地改变前照灯光束的射向 实现车辆转弯过程中的盲点照明 2020 2 7 21 2020 2 7 22 4 市场总值随着LED技术持续进步 车厂愿意导入的意愿也逐渐提升 根据美国研究机构SU资料显示 2007年全球车用LED产值约7亿美元 未来随着车厂导入LED车灯的比例提升 预估至2010年产值将突破10亿美元规模 而在汽车前照灯应用领域 预计到2012年 LED前照灯市场将达到8000万美元 2020 2 7 23 5 总结 自上世纪80年代起 LED凭借可靠性强 使用寿命长 色纯度高 响应速度快 体积小便