我国LED前照灯研发取得进展

1、我国LED前照灯研发取得进展前照灯是保证汽车平安运行的重要部件之一. 近几年来,随着照明光源技术 的进步,汽车前照灯经历了一个从白炽灯到卤素灯再到 HID灯的开展过程,然而, 这些传统光源均属于真空或充气的玻壳灯具,在亮度、寿命、体积、发热度、色 温调整与稳固性等各个方面均存在着致命的弱点.LED汽车前照灯就是配置LED光源的一种前照灯,与传统的汽车前照灯相比,具有寿命长、节能、光质好、结 构简单、响应快NS级、电压低、体积小等优点,具已成为国内外争相开发的 热点.LED前照灯掀起汽车照明领域一场革命当前,随着汽车制造业的开展与人民生活水平的提升,汽车灯具的LED化、智能化是当今全球灯具开展的

2、必然趋势.尤其是LED光源的小巧、稳固、长寿、节能、平面化、智能化等诸多优点能满足人们对汽车平安、舒适、豪华、节能、 环保与多功能等方面的要求.许多知名的汽车制造商与供应商纷纷将此定为汽车 工业新的经济增长点,纷纷将汽车照明 LED化,以适应将来的汽车市场.1但在世界范围内,LED前照灯仍处于研制阶段,日本小系车灯公司首先推出了 LED前照灯样灯,德国海拉公司也以独具匠心的中央光源配合光纤定向导光的 设计,推出了概念产品.丰田的2021款雷克萨斯LS600ch成为世界上首款应用LED前大灯的车型, 该车灯是由日本小系制作所KOITQ研制和生产,该款LED前照灯也成为了世 界第一只LED前照灯.

3、随后AudiR8车型也推出了世界第一只全LED前照灯,第 一时间使LED前照灯所有功能变成现实.目前市场上几款配备LED前照灯的车型有LS600Ch AudiR8、EscaladePlatinum ,这三种车型市场售价均超过 10万美元,属于豪华车型.大 众车型目前还没有配备LED前照灯的主要原因是LED光源的价格一直比较高,在 一定程度上限制了 LED前照灯的市场销量.尽管如此,很多汽车厂家还是将LED前大灯的应用列入日程中.随着LED技术的不断成熟和完善,其光源的价格将逐渐下降,未来将会有更 多的车型采用LED前照灯.据日本小系车灯制作所预测,2021年日本销售的新 车中将有5喇己备LED

4、前照灯,也就是说再过1-2年群众化车型也有望配备 LED2前照灯我国在“十一五期间对LED汽车灯进行了重点部署和研发.国家863方案“半导体照明工程重大工程,“十一五首批启动课题中就安排了 “车用 LED 光源系统开发、“轿车前照大灯集成技术研究 和“大功率LED车灯研究及规模 化应用三个相关研发课题,分别由常州星宇车灯股份、 吉林东光瑞宝 车灯有限责任公司和天津一汽夏利汽车股份主持承担. 目前,前两个课题都已顺利通过验收,一款基于奔腾 B50车型的全LED前照灯样灯问世.奔腾B50全LED前照灯的研制成功标志中国在 LED前照灯领域已经取得了进步,缩短 了与国际先进水平的差距,也标志中国在汽

5、车零部件领域自主创新方面取得了卓 越的成果.随着第一只全LED前照灯的诞生,其产业化进程也将逐步缩短.奔月B B50车型全LED前照灯样灯设计原理一、结构设计B50前照灯由远光灯、近光灯、行车灯、转向灯构成,B50的远光灯系统与Mazda6的电路系统相同,即远光灯接通的时候,近光灯同时在接通状态,设计者在结构设计的时候,近光灯采用了 3颗15WLED远光灯采用2颗15WLED因此实际照明的时候远光灯是5颗LED同时点亮.而位置灯与转向灯那么采用普通LED以下图是B50前照灯系统结构图：二、光源选择选才¥ LED作为前照灯的光源,具有以下优点：色温更高,超过5000K,因此更接近日光水

6、平；超长寿命,比汽车寿命还要长；更低的能耗：近光灯可以实现个性化的造型,前照灯中更容易增加个性元素；冷光源,灯内的温度更低,使用普通树脂材料更环保；灯光的利用率更高.另外LED产品具备比卤素灯更高的光电转换效率,如下表：为了能够实现比现有前照灯更好的技术指标,该前照灯采用OSRA吠司OSTA源歹的大功率LED产品,该LED采用5颗3WLE理联封装,输入电压18V, 电流800mA设计时采用了专用电路进行驱动,以便能够更好的发挥 LED成效.三、光学系统设计光学设计采用近光灯光学设计和远光灯光学设计两种类型：1 .近光灯光学设计近光灯设计采用的是椭球+透镜的设计方式,原理如下：根据椭球的几何特性

7、,它存在2个焦点,光源放置在其中一个焦点上,光源发出的光束通过椭球反射面反射会聚集在另外一个焦点上,而椭球的第二焦点又恰恰是透镜的焦点,根据透镜的性质,焦点上发射出的光线通过透镜的折射, 输 出的应当是平行光.根据这个原理,就可以根据ECEfc准要求适当的改变椭球的 箜5形状,目的是使从透镜输出的光水平扩散, 然后在透镜的焦点处放置遮光屏, 以到达形成明暗截至线的目的.鉴于目前单颗大功率LED的实际光通量400lm尚不能满足法规要求,因 此,设计者采用了三联透镜组来制做近光灯组,设计图样如以下图：在配光过程中,针对每个透镜组分别配光,使每个透镜组发挥着不同的作用,其扩散角度也不尽相同,最终保证

8、 75r, 50r等法规要求点到达最正确效果.LED与普通卤素灯发光特性的区别,如以下图：卤素灯发光角度是360度,而LED发光角度仅仅在150度左右,在做配光设计的时候,应重点考虑到这一点,因此,实际上只用了 1/4椭球.2 .远光灯光学设计远光灯光学设计采用两种方案,第一种是反射镜配光,第二种是自由曲面的 透镜配光.远光灯的光学设计根据ECE标准要求,进行反射镜配光并结合自由曲面透镜6的设计使其到达扩散的目的,并且最亮点能超过法规的要求(1)反射镜配光反射镜配光是基于抛物面原理进行设计, 根据抛物线的几何特性,光源放置 在抛物面的焦点上.(2)自由曲面透镜的设计这局部配光设计由LED散热系

9、统、自由曲面透镜三局部组成,设计者通过对透镜外表局部进行配光设计,实现了预定的扩散目的.反射镜配光是比较传统的配光方式, 也比较容易限制,而自由曲面透镜的配 光是专门为LED配光设计的,卤素灯不适合这种方案的设计.四、散热系统设计制约LED效率的最大障碍应该是散热问题,因此散热系统的设计也是LED前照灯设计的一项重要内容,我们使用ICEPAKt QFIN进行计算机设计与模拟：使用QFIN主要用于设计散热器的叶片,对于近光灯三联透镜组的结构,散变7热器设计完成后图样如下:该散热器的形状与车灯的结构有很大的关系,但与散热效果关系不大,与散热效果关系大的主要是叶片的间距与厚度,在 45W助率下使用QFIN进行分析,初始温度为50C,结果如下：从图中我们可以看出,在10分钟内温度上升非常快,20分钟后趋