LED汽車燈
LED汽車燈
LED汽車燈,是指車內外光源均採用LED技術,用來外部與內部照明。外部照明設備涉及熱極限與EMC問題,同時還有卸載負載測試的許多複雜標準。
LED汽車燈可廣泛使用LED汽車燈來營造車內環境,用壽命為5萬個小時,LED的結構堅固,不容易受振動影響,使用過程中光輸出亮度也不會明顯下降。
LED汽車燈適合於汽車電子的各種照明應用,包括大燈(遠光燈和近光燈),霧燈,尾燈,剎車燈,轉向信號燈,白天行車燈,踏板照明燈,儀錶燈,牌照燈,車門燈,車內照明燈,示寬燈,導航,娛樂系統,背光燈及指示燈等。
節能:是由發光二極體直接由電能轉化為光能,較普通汽車燈泡耗電僅相當於傳統燈的1/10,能更好的節省油耗,保護汽車電路不被過高的負載電流燒壞。
環保:光譜中沒有紫外線和紅外線,發熱量小,也沒有輻射,眩光小,而且廢棄物可回收,沒有污染不含汞元素,可以安全觸摸,屬於典型的綠色照明光led源。
壽命長:燈體內也沒有鬆動的部分,不存在燈絲髮光易燒、熱沉積、光衰等缺點,在恰當的電流和電壓下,使用壽命可達8-10萬小時,比傳統光源壽命長10倍以上。(具有一次更換,終身使用的特點)。
高亮度,耐高溫。(電能直接轉換為光能,發熱量小,完全可用手觸摸,安全放心)。
體積小。記者可以隨意變換燈具模式,令汽車造型多樣化。汽車廠商青睞LED,完全是LED本身的優點所決定的。
穩定性能好,led抗震性能強:樹脂封裝,不易碎裂,容易儲藏和運輸。
發光純度高,色彩清晰鮮艷,無需燈罩濾光,光波誤差在10納米以內。
反應速度快,無須熱啟動時間,微秒內即可發光,傳統玻殼燈泡則有0.3秒延遲,可防止追尾,保證行車安全。
LED車燈比普通車燈成本高。(目前隨著LED應用的不斷普及,價格將進一步降低)。
汽車大燈普及困難,散熱性不好,散熱處理不好容易光衰,影響車燈使用壽命。
現無出台行業標準,產品質量參差不齊,同款產品用不同LED生產價格相差1-2倍現象都有。
與白熾燈泡相比,應用LED的成本居高不下,根據採用LED數量、質量的不同,價格一般為同類白熾燈泡產品的幾倍至十幾倍不等。雖然大功率LED早已出現,但其成本也與其功率大小成正比,全球範圍內車用LED生產成本的下降速度將是影響今後車用LED大規模應用的主要因素之一。
由於終端消費者對車燈外觀的要求越來越高,而隨著車燈應用LED的數量越來越多,LED出現問題的概率越來越大,因此對LED產品性能可靠性的要求越來越高。同時整車商對於LED供貨商的要求越來越苛刻。
隨著車用LED市場規模越來越大,新加入的供貨商勢必越來越多,競爭加劇,而供貨商的產品質量參差不齊,勢必會影響市場聲譽,從而影響最終消費需求。只要LED成本降至與白熾燈同一水平,除經濟型轎車以外的轎車都將會大規模地應用LED。
對於汽車而言, LED光源(不僅限於前大燈)有以下7大優勢:
節能、成本低:LED的發光效率達80%~90%,如果用我們日常的節能燈來打比方,節能燈比白熾燈節能4/5,而LED比節能燈還節能1/4。在汽車上,同樣的日間行車燈,LED元件的能耗僅為鹵素燈的1/20。LED元件的成本也逐年大幅降低,並且目前成本和價格仍然在以每年20%以上的幅度下降。
壽命超長:用在汽車上的LED元件基本都能達到50000小時的水平,而知名的汽車燈光供應商已經能夠提供壽命達100000小時的LED元件,換算一下,相當於11年。在考慮到燈光的使用頻率,基本上在整車的設計壽命里,LED元件都不需要更換。相比之下,氙燈的壽命僅為3000小時左右。而且LED讓大燈的形狀和線條變得更加豐富,夜晚的識別度也更高。
耐用性好:LED元件結構簡單,抗衝擊性、抗震性非常好,不易破碎,能夠很好地適應各種環境。
LED元件體積小,緊湊便於布置和造型設計:這是LED的一個巨大優勢,這一優勢充分迎合了汽車廠商在設計上的進化需求,打破過去燈光系統對造型創新的束縛,讓我們擁有更具創意的汽車產品。
響應速度快:LED的點亮僅需微秒級別,用在尾燈和轉向燈上能夠迅速點亮達到更好的警示效果,用在前大燈上,相比氙燈和鹵素大燈擁有更高的響應速度,對於行車安全性有更好的保障。
亮度衰減低:LED亮度高,光線亮度衰減遠低於鹵素燈,適合用作照明及剎車燈、轉向燈等警示燈光。
型號與原車一致,不改變原車路線,直接替換原車燈泡
LED倒車燈,LED轉向燈,LED剎車燈雙線路防迴流
canbus解碼 防快閃 防報錯
更柔和: 色彩飽和豐富,使輸出光線更加柔和自然,符合汽車照明應用的特點;
更耐用: 經久耐用,抗震性強,使用壽命更長,是傳統一般鹵素燈壽命的10倍;
更節能: 效率高,發熱更少,低耗,環保, 5050貼片LED汽車燈發熱少,是未來汽車節能應用的設計理念;
更安全:比傳統白熾光響應速度更快,HID燈需要較長的驅動點亮延遲。更實時反映車況和路況,留給駕駛者更長的判斷時間,減少汽車安全事故;
更實用:體積小,重量輕,可以實現更小巧精緻的燈具,為其他的車型設計節約更多空間;
更健康:LED燈屬於綠色冷光源,沒有紅外線,紫外線等其他光線,熱量、輻射很少,汽車室內照明更健康、滿足背光七彩應用需求。
毋庸置疑,採用高亮度LED照明將成為未來汽車的主要特徵,這歸功於LED相對於傳統的白熾光照明方案所具有的許多基本優勢。此外,採用LED照明也可帶動汽車設計技術和設計風格上的變化。然而,正像任何創新技術一樣,LED在被廣泛用於汽車照明之前,仍需要克服許多困難。
可靠性與使用壽命
LED的預期使用壽命為5萬個小時,而鹵鎢燈為2萬個小時,鎢白熾燈為3千個小時。相對於白熾燈,LED的結構堅固,不容易受振動影響,使用過程中光輸出亮度也不會明顯下降。基於多個LED的照明方案還具備“冗餘度”好處,即使一個LED出現故障,仍可以繼續使用照明裝置。
正確使用LED(特別是正確控制LED的溫度),可有效延長LED的預期壽命。相反,如果溫度過高,LED很容易損壞。LED應用在汽車照明上還牽涉許多法律定義問題。大多數國家對剎車燈或頭燈故障——燈亮或熄滅有明確定義。但對採用多個LED的燈,很難準確定義照明燈是否已經損壞。製造商與立法機構正在定義LED的使用方法。
效率/每瓦流明
與標準的白熾燈相比,LED消耗每單位電能可以產生更多的光輸出。但與鹵素燈相比時,LED的實際光輸出的優勢並不明顯。最新的LED具備出色的流明每瓦數值,但某些數值是在優化條件下取得的,而通常不是在最高輸出條件下獲得的。一般而言,當LED的電流增加時,光輸出量並未呈線性增加。因此,即使LED在0.5A電流下輸出x流明,它在1.0A電流下也不會輸出2x流明。
響應速度
以剎車燈和方向指示燈管為例,假設車輛時速為125公里/小時,即35米/秒時,白熾燈的熱啟動時間約為250毫秒,而反應迅速的LED可提早約8米距離發出剎車警告,從而有效避免汽車相撞。指示燈也是如此。
方向性
另一個關鍵特性是LED的發光方式。與白熾燈不同,LED只透過一個表面發光,這對頭燈與航圖燈應用有好處,但可能不適合車廂照明燈其它照明應用。
電流控制
LED汽車燈
電流的線性控制
線性控制指通過線性調節器保持通過LED的電流為常數。線性控制在某些情況下效率很低,例如,正向電壓為3.5V的單1A(3W)LED,需要調節器在保持1A電流的同時將的額定12V電源降至8.5V,這樣使用3W LED將浪費8.5W的功率。線性電流控制是產生雜訊最少的技術,而且從EMC角度看,線性電流控制最安全。
開關式調節器
電感式開關恆流技術雖然產生的電子雜訊較多,但它的效率更高。根據LED的使用數量,可以採用降壓或降/升壓調節器。
EMC問題
必須盡量減少輻射與傳導雜訊,將雜訊控制在容許極限內。雖然PWM方法的頻率固定,且相對較容易進行濾波,但由於LED負載較為穩定,如果採取適當措施,磁滯控制器及PFM是合適的選擇。開關式調節器的發展趨勢是頻率將更高,以減少電感/電容的體積。這對汽車應用而言,這總是最佳的解決方案。將頻率保持在較低的水平有助於避免干擾問題。
基頻的“抖動”或“擴展”技術確實有助於符合類似峰值EMC測試要求,但最佳的方法是不產生任何輻射,而任何開關式調節器均難以實現這點。
輻射熱、傳導熱與熱管理使用高亮度LED的用戶(特別是汽車製造業)要面臨的關鍵問題與最大挑戰之一,是LED的自熱問題。LED的每瓦流明已取得了很大改進,但事實上LED的多數電能均轉化成傳導熱。LED能產生的適合車廂照明的輻射熱較少,但在寒冷氣候中,頭燈的輻射熱卻能有效地融化透鏡上的雪。因此,熱管理是可靠控制LED的關鍵。
熱管理主要指溫度增加時減少電流。使用高亮度LED的優點是電流變化較大時,眼睛無法察覺到亮度變化。一般而言,電流下降25%,單個LED的亮度變化並不明顯。
但是,LED會隨溫度與電流的變化而改變顏色,這點是否會影響汽車照明應用仍有待探討。LED的頻譜是否適用於照明,在一般夜視效果下是否會影響駕駛者的距離感,這些問題可能更加重要。
採用PWM方法來減低亮度比,而非直流電控制,可得到更大的光暗比例,且色溫不會發生變化,因此用PWM方法減低亮度是較好的方法。但是,頻率的選擇也很重要。一般認為頻率為200Hz比較好,因為人眼不會感覺200Hz光的閃爍,此外較低的頻率可確保處於低於開關式調節器的轉換頻率。但是,必須預見到頭燈存在頻閃效應的潛在問題。一種較為合適的方法是使用更高頻率來調節LED的亮度,從而避免“偏擺”效應。此外,必須謹慎選擇電感器,避免汽車內產生可聽到的雜訊。
LED的溫度感測也是需要解決的問題。熱敏電阻器是廣泛使用的方法,但使用熱敏電阻器必須十分小心,溫度控制響應應設定為LED需要減少的電流所對應的溫度上限。當環境溫度降低時,簡單的溫度控制可導致LED的電流增加。圖2給出了LED對環境溫度的典型響應要求。
在汽車應用中,LED主要被用來外部與內部照明。外部照明設備涉及熱極限與EMC問題,同時還有卸載負載測試的許多複雜標準,例如,電壓是40V、60V、80V,還是100V LED的驅動電路必須符合汽車EMC規格的嚴格要求。對於通過高效、電感開關式調節器驅動的LED,符合上述要求有一定難度,所有預防措施將增加總體方案的成本。在外部照明應用領域,頭燈、霧燈及指示燈是目標應用。
由於LED所具備的優點,可廣泛使用LED來營造車內舒適環境,比如儀錶類照明燈、踏板照明燈、航圖燈、后霧燈、汽車后剎車與指示燈,而用於顯示汽車“娛樂信息”的平板顯示屏的混色背光照明及氣氛照明將進一步增加LED的應用。