LED灯在汽车上的应用现状和趋势论文

1、河南机电高等专科学校2013届毕业生毕业论文PAGE PAGE 26目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc339009847 摘要 PAGEREF _Toc339009847 h 3 HYPERLINK l _Toc339009848 Abstract PAGEREF _Toc339009848 h 4 HYPERLINK l _Toc339009849 绪论 PAGEREF _Toc339009849 h 5 HYPERLINK l _Toc339009850 第一章 汽车照明系统概述 PAGEREF _Toc339009850 h 6 HYPERLINK l

2、 _Toc339009851 1.1 汽车照明系统的发展史 PAGEREF _Toc339009851 h 6 HYPERLINK l _Toc339009852 1.2汽车照明系统的组成 PAGEREF _Toc339009852 h 7 HYPERLINK l _Toc339009853 1.2.1照明灯种 PAGEREF _Toc339009853 h 7 HYPERLINK l _Toc339009854 1.2.2信号灯种类 PAGEREF _Toc339009854 h 8 HYPERLINK l _Toc339009855 第二章 LED技术简介 PAGEREF _Toc3390

3、09855 h 8 HYPERLINK l _Toc339009856 2.1 LED灯发光原理 PAGEREF _Toc339009856 h 8 HYPERLINK l _Toc339009857 2.2 LED控制技术 PAGEREF _Toc339009857 h 9 HYPERLINK l _Toc339009858 2.3 LED技术在汽车应用发展过程 PAGEREF _Toc339009858 h 9 HYPERLINK l _Toc339009859 第三章 LED灯在汽车上的应用分析 PAGEREF _Toc339009859 h 10 HYPERLINK l _Toc339

4、009860 3.1 LED灯在汽车上的应用 PAGEREF _Toc339009860 h 10 HYPERLINK l _Toc339009861 3.1.1信灯号 PAGEREF _Toc339009861 h 11 HYPERLINK l _Toc339009862 3.1.2前照灯 PAGEREF _Toc339009862 h 12 HYPERLINK l _Toc339009863 3.2 LED灯在汽车上的应用优点分析 PAGEREF _Toc339009863 h 13 HYPERLINK l _Toc339009864 3.2.1光效强 PAGEREF _Toc339009

5、864 h 13 HYPERLINK l _Toc339009865 3.2.2使用寿命长 PAGEREF _Toc339009865 h 13 HYPERLINK l _Toc339009866 3.2.3色纯度高 PAGEREF _Toc339009866 h 13 HYPERLINK l _Toc339009867 3.2.4响应速度快 PAGEREF _Toc339009867 h 14 HYPERLINK l _Toc339009868 3.2.5发热量少 PAGEREF _Toc339009868 h 14 HYPERLINK l _Toc339009869 3.2.6节能环保 P

6、AGEREF _Toc339009869 h 14 HYPERLINK l _Toc339009870 3.2.7前照灯防眩 PAGEREF _Toc339009870 h 16 HYPERLINK l _Toc339009871 3.3 LED灯在汽车上的应用技术难题分析 PAGEREF _Toc339009871 h 16 HYPERLINK l _Toc339009872 3.3.1大功率LED技术 PAGEREF _Toc339009872 h 16 HYPERLINK l _Toc339009873 3.3.2散热技术。 PAGEREF _Toc339009873 h 16 HYPE

7、RLINK l _Toc339009874 3.3.3芯片技术和芯片封装技术。 PAGEREF _Toc339009874 h 16 HYPERLINK l _Toc339009875 3.3.4光学设计技术。 PAGEREF _Toc339009875 h 17 HYPERLINK l _Toc339009876 3.3.5驱动技术。 PAGEREF _Toc339009876 h 17 HYPERLINK l _Toc339009877 第四章 LED灯在汽车应用上的发展现状 PAGEREF _Toc339009877 h 18 HYPERLINK l _Toc339009878 4.1

8、LED灯在我国汽车行业发展过程及现状分析 PAGEREF _Toc339009878 h 18 HYPERLINK l _Toc339009879 4.2 LED灯在汽车上应用现状分析 PAGEREF _Toc339009879 h 18 HYPERLINK l _Toc339009880 4.3本产品主要国家和地区概况 PAGEREF _Toc339009880 h 19 HYPERLINK l _Toc339009881 第五章 LED灯在汽车应用上的发展趋势 PAGEREF _Toc339009881 h 20 HYPERLINK l _Toc339009882 5.1国内LED车灯发展

9、趋势 PAGEREF _Toc339009882 h 20 HYPERLINK l _Toc339009883 5.2 LED车灯国际发展趋势分析 PAGEREF _Toc339009883 h 20 HYPERLINK l _Toc339009884 5.3 LED汽车灯具的发展前景分析 PAGEREF _Toc339009884 h 21 HYPERLINK l _Toc339009885 5.3. 1 目前产品分析 PAGEREF _Toc339009885 h 21 HYPERLINK l _Toc339009886 5.3.2 LED汽车前照灯技术应用前景 PAGEREF _Toc3

10、39009886 h 22 HYPERLINK l _Toc339009887 结论 PAGEREF _Toc339009887 h 23 HYPERLINK l _Toc339009888 结束语 PAGEREF _Toc339009888 h 24 HYPERLINK l _Toc339009889 致谢 PAGEREF _Toc339009889 h 25 HYPERLINK l _Toc339009890 参考文献 PAGEREF _Toc339009890 h 26LED灯在汽车上的应用现状和趋势摘要随着汽车行业的快速发展，人们对汽车安全性能越来越重视，作为汽车行驶必不可少的安全部件

11、，汽车灯具在汽车主动安全方面的作用至关重要。本文首先通过对汽车照明系统的发展史和LED技术的发展做的概述，简要介绍了汽车照明系统的组成，LED灯的发光原理，引出来LED灯在汽车上的应用的可行性。又通过对LED灯可靠性强，使用寿命长，色纯度高，响应速度快等优点分析，以及LED技术在汽车应用上的现状分析得出了LED将成为汽车灯具的潮流，LED技术在汽车应用上发展趋势良好的结论。关键词：LED灯 汽车照明系统 应用现状 发展趋势LED lamp in automobile application status and trendAbstractWith the rapid development o

12、f automobile industry, the automobile safety performance seriously more and more, as the automobile travel essential safety parts, auto lamps in automobile active safety is important. This paper based on automotive lighting system development history and the development of LED technology summary of

13、automotive lighting system, briefly introduces the composition, principle of LED lamp, led out LED lamp in automobile application feasibility. Based on LED light strong reliability, long service life, high color purity, and high response analysis, and the LED technology in the automotive application

14、 present situation analysis obtains the LED will become the trend of vehicle lamps, LED technology in the automotive application development trend of good results.Key words: LED lights, automotive lighting system, application status, development trend。绪论汽车灯具作为汽车必不可少的部件，在汽车安全性能方面有很大作用。随着社会不断发展，也使汽车灯具

15、日新月异。尤其是到了二十一世纪的今天，人们不仅仅满足传统汽车照明设备的功能，更重视的是设备的智能化和节能化。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，LED灯具以其良好的性能特点，满足了人们对汽车灯具的节能化要求。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，己经成为汽车潮流的新宠。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Team, Crown, Reis

16、，美系通用汽车旗下的Cadillac, Buick以及德系车厂的Mercedes3enz, BMW, AUDI等都己采用LED尾灯，并逐渐形成了LED汽车灯具的产业化。全世界有近200家公司和300多所大学和研究机构从事氮化镓基LED材料生产、器件制作工艺和相关设备制造的研究和开发工作。居领先水平的公司主要有：日本日产、Toyota Gosei、索尼、三洋、美国Cree、Lumileds、欧洲欧斯朗、飞利浦等。跨国大公司多有原创专利、引领技术潮流，占有绝大多数市场份额。尽管到目前为止还有很多技术方面的问题还需要解决，但不可否认的是无论是国内还是在国际上，都对LED灯具在汽车上应用很为重视，都在

17、争抢技术上的高峰。相信在不久的将来汽车照明系统将会实现全部LED灯具化。第一章 汽车照明系统概述1.1 汽车照明系统的发展史随着汽车行业的快速发展，人们对汽车安全性能越来越重视，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。自从 1887 年，一个驾驶员在黑暗的旷野上迷路时，一位农民用手提灯把他引回家。 到二十一世纪的LED技术，差不多经历了 120 年，期间经历了多次换代，其演变过程如下： 第一代 - 乙炔气前照灯 前照灯具有高的轮廓亮度，乙炔气火焰的亮度比当时的电光源所能达到的亮度高出一倍，因而，在 1925 年以前使用的汽车前照灯几乎全是乙炔前照灯。 第二代

18、- 电光源前照灯 1913 年带螺旋灯丝的充气白炽灯泡问世， 因其具有较高亮度，给电光源前照灯开辟了广阔的前景。然而由于当时汽车电气设备系统的制约，直到 1925 年，电气照明才得到广泛的应用。 第三代 - 双光灯芯前照灯 具备有高轮廓亮度充气灯泡的电前照灯一装在汽车上，就出现了在交会车时因前照灯的强光造成驾驶员炫目而导致发生交通事故和撞车的严重问题。因而，对前照灯的设计提出了两个互不相容的要求：一个是如何在不小于 100m 的距离内使道路和高度至少为 2-2.5m 的障碍物得到良好的照明；另一个是如何使迎面车辆驾驶员不炫目。汽车会车时的这种炫目问题， 仍是汽车照明技术中最难以解决的问题。为解

19、决会车炫目的问题， 1924 年，欧洲发明了双光灯芯前照灯之后，美国也出现了带双丝灯泡的前照灯。然而，欧洲和美国具备不炫目近光的前照灯的光学系统结构原理不尽相同。其灯泡的差异在于灯丝的形状和位置不同：配光镜的差异在于折光单元的图案和计算不同，因而，近光的配光也有所不同。近光系统分为欧洲系统和美国系统两种，两大系统的协调问题是当今世界汽车灯光发展的重大课题之一。 第四代 - 不对称近光前照灯 双光灯芯前照灯系统属于对称近光系统，近光光型的左右两侧完全相同，因而左、右两侧行驶皆适用。但由于行车光 ( 远光 ) 变到会车光 ( 近光 ) 时，视见距离缩短，迫使车速降低。为解决在会车过程中，前照灯既不

20、产生炫目，又能保证对道路具有良好的照明， 1932 年美国发明了不对称前照灯，它是以基准轴为中心，将光束一分为二，靠近来车一侧的落地距离短 ( 即光束压低，从而防炫 ) ，而另一侧光束的落地距离长 ( 即光束抬高，从而增加视见 ) 。第五代 - h4卤钨前照灯 第一批装有卤钨灯泡的汽车前照灯是由法国 “ 斯贝 ” 公司在 1964 年生产的，其灯丝允许工作温度较普通白炽灯泡高，光效增加约 50% ，寿命也增加一倍。第六代 - hid前照灯 以hid前照灯为代表的现代汽车前照灯在发光原理、结构形式以及制造材料等方面又发生了一系列的重大变化。 hid氙气头灯是以高压击穿惰性气体电离而发光，其产生的

21、光照度强，色温高，穿透力强，而且节约电能，是理想的汽车前照灯光源。第七代 led前照灯。作为新型汽车灯具，虽然现在还处于研究阶段，但因为其具有良好的性能，所以正逐渐取代其他照明灯具1。1.2汽车照明系统的组成汽车灯分照明灯和信号灯两类：1.2.1照明灯种1 前照灯：前照灯的主要用途是照明车前的道路和物体，确保行车安全。还可以利用远光、近光交替变幻作为夜间超车信号。前照灯安装在汽车头部的两侧，每辆车装2只或4只。灯泡功率为远光灯45-60W，近光灯25-55W。 2 雾灯： 雾灯装在前照灯附近或比前照灯稍微低的位置。它是在有雾、下雪、大雨或尘 埃弥漫等能见度低的情况下，作为道路照明并为迎面来车提

22、供信号的灯具。灯光多为黄色，这是因为黄色光波较长，有良好的透雾性能。灯泡功率一般为35W。 3 倒车灯：倒车灯装于汽车尾部，用于照亮车后道路和告知车辆和行人，车辆正在倒车或准备倒车。它兼有灯光信号装置的功能。灯光为白色，功率为28W。 4 牌照灯：牌照灯装在汽车尾部拍照上方，其用途是照亮车辆后拍照板。要求是夜间在车后20M处能看清拍照上的号码。灯光为白色，功率一般为8-10W。 5 顶灯：安装在驾驶室或车内顶部，供驾驶室内照明的灯具。顶灯灯光为白色，灯罩大多采用透明塑料制成，灯泡功率一般为5-8W。 6 仪表灯:它是仪表照明用工具，常与仪表板连在一起。灯光为白色，灯泡功率一般为28w。图1 汽

23、车照明系统7 踏步灯：它是用来照明车门踏步处，方便乘客上下车的灯具。灯光为白色，灯泡功率一般为5-8W。 8 行李箱灯：它是轿车内行李箱内的灯具。灯光为白色，功率为5-8w。 9 工具灯：它是修理汽车时使用的，在汽车上装设工作灯插座，配带有导线的移动式灯具。灯光为白色，灯泡功率一般在8-20W。1.2.2信号灯种类1位置灯。安装在汽车前部和后部，表明行驶汽车的存在和车身宽度。 2制动灯。安装在后部，表示行驶汽车减速或停车。 3转向信号灯。安装在前部、后部和侧部，表示汽车转向。 4后雾灯。安装在后部，用以改善雾、雪等恶劣天气条件下，汽车后部视见状况。 5示廓灯。安装在前部和后部，标志汽车外廓。停

24、车灯。安装在侧部，标志停驶汽车的存在。第二章 LED技术简介2.1 LED灯发光原理LED是发光二极管的英文简称，是利用半导体PN结芯片发光的。PN结由P型半导体和N型半导体组成，在他们的交界而两侧深层形成PN结。PN结具有单向导电性。当给PN结加正向电压时，P区和N区的多数载流子向对方扩散，由于电子的迁移率比空穴的迁移率大的多，就出现了大量电子向P区扩散，构成P区少数电子的注入。这些电子与价带上的空穴复介，复介时释放出光子而发光。这就是PN结也即LED灯的发光原理。构成PN结芯片的半导体材料有硅(Si) ,氮(N),磷(P)、砷CAS ,锗(Ge)、嫁(Ga)、锯Sr、锢等元素构成。具体选择

25、何种材料则山需要的LED发光颜色决定。例如车灯系统中常用的芯片材料有:蓝色1nGaN,黄色Al1nGaP,红色A1GaAso小同的材料发出的光只覆盖很小范围的波长，所以LED基本上只发出单色光，且大多在可见光区域，LED灯发出的光有红、绿、黄、橙、蓝等各种颜色。现在单色LED已经被广泛应用在信号灯系统中。图2 发光原理图随着LED技术的发展，现在小但有单色光LED，还出现了自光LED。实现自光LED的方式主要有三种:第一种方式是利用红、绿、蓝三色LED混光产生白光，优点是红、绿、蓝三色混光可简单调出所要的色温和色光，演色性高(大于90)，发光效率高(大于801m/W)，缺点是三种小同的发光源同

26、时进行，电源供应设计复杂，且在某些距离有颜色不均匀现象。第二种方式是利用紫外线LED 。每个头灯组使用54个LED光源，能耗低是其大特色:近光照明仅耗50瓦，日间行驶照明仅耗6瓦。图14 OSTAR Headlamp LED，拥有全新的亮度数据和精确的灯光明暗截n线图14 OSTAR Headlamp LED AUDI R8全LED前大灯这种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LE D光输出功率密度在技术上已能够与HID灯具匹敌。因此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。图15 AUDI R8全LED前大灯5.3.2

27、LED汽车前照灯技术应用前景采用LED汽车前照灯可大大缩小汽车前灯系统所需空间，摆脱其形状限制，利于造型师展现丰富想象力，设计出时尚潮流、丰富多彩的前组合灯。如2008年北京车展中，大众汽车和丰田汽车发布概念车采用了“点阵式排列布置的LED前照灯”属LED汽车前照灯技术应用开端。随着LED技术及车灯技术快速发展，LED汽车前照灯技术将得到大规模推广，该产业未来投资发展的前景十分看好。LED节能环保使用寿命长、直流驱动、可回收再利用，太阳能绿色环保无污染，太阳能电池提供的电压是直流电压，若把太阳能与LED灯结合起来使用，LED灯具在应用中就不再需要将交流电变为直流电，从而使使用方便简单。而且我们

28、的社会能源问题和环境污染问题将会得到大大的改善。所以将LED与太阳能结合起来可能是将来照明事业的必然之路。现在这方面的应用还很少，已经有太阳能LED路灯、太阳能LED楼道灯、太阳能 LED草坪灯等。结论LED被称为绿色光源，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域，也是汽车应用的发展趋势，汽车LED化是一个非常广阔的市场。近年来，世界上一些经济发达国家围绕LED展开了激烈的技术竞赛，其中LED散热一直是一个履待解决的问题。目前全车采用LED的车型儿乎全为欧洲的公司，而在外部照明使用LED方面，欧系和日系汽车占很大的比例。相比于国外，国内汽车应用LED要滞后几年，处于开发

29、阶段，LED车灯在国内汽车上的使用率1%。但我国对LED汽车照明进行重点部署和研发上已经取得成效。广州本川汽车的车灯由广州斯坦雷电器有限公司配套生产，北京现代汽车的车灯由北京现代三立车灯有限公司配套生产，东风悦达起亚汽车的车灯由江苏摩比斯汽车零部件有限公司的车灯工厂配套生产，上海大众、上海通用则由上海小系车灯有限公司配套，这些车辆厂和灯具企业联合开发LED照明车灯。国内的奇瑞、吉利、北汽福川等多家传统整车企业，是采用向多家车灯企业采购的模式，这为国内车灯企业的生存与发展提供了一定空问，并促进车灯企业生产技术的发展。受政策影响，绿色环保及智能化将成为汽车灯具未来发展方向，LED正好符合这两种发展趋势，其优势将得到更大的发挥，市场渗透率也将逐步得到提升。据预计未来5一10年左右，LED车灯将成为汽车灯具主流。随着LED技术的不断成熟和完善，光源LED芯片的价格将逐渐下降，LED车灯标准的逐步完善，未来将会有更多的车型采用LED的照明，LED光源必将成为汽车光源中的主流产品和发展趋势。结束语 本文对汽车照明系统和LED灯做了简单的简介，再通过分析LED灯在汽车上应用现状和市场分析，得出了LED灯在汽车上有良好发展趋势的结论。在对本论文书写的过程中，我不仅学会了独立查找资