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    LED车头灯技术应用及市场发展趋势分析

    发布日期:2016-09-02 点击次数:768

            [导读]车用LED头灯虽目前渗透率偏低,却是LED业者欲积极导入的高获利应用产品。因LED朝小型化发展下,于车头灯设计更具弹性,其由过去讲求betway必威体育app官网|首页功能,扩展至智能型矩阵式betway必威体育app官网|首页、搭载摄影机及感...

            车用LED头灯虽目前渗透率偏低,却是LED业者欲积极导入的高获利应用产品。

            因LED朝小型化发展下,于车头灯设计更具弹性,其由过去讲求betway必威体育app官网|首页功能,扩展至智能型矩阵式betway必威体育app官网|首页、搭载摄影机及感测系统强化行车安全、做为车与车之间沟通桥梁、电动车节能目的而成为主要光源等,以上是LED光源有别于Halogen与HID(High Intensive Discharge)灯最大差异处,研究结构预估2020年车用LED头灯渗透率将较2015年成长至3倍。

            车用LED头灯因价格偏高,故有其先行导入的市场,以汽车类别来看,电动车及油电混合车因强调节能环保的特性,正好LED光源符合此需求,2020年该类车款占总市场规模比重将达7%。另,LED光源占中高价位汽车成本比重相对较低,且此类车款讲求造型及智能车灯等设计,故LED导入比重较平价车款高。

            LED元件迈向小型化之际,车头灯不仅提供betway必威体育app官网|首页功能,且已成为车子「颜面」部分,甚至突显个性表现,成为消费者选购车辆主要考量项目之一。

            另,随著V2V(Vehicle to Vehicle)应用兴起,LED车头灯也仿效手机通讯软件,增加可显示表情符号、驾驶人健康讯息等给其它驾驶,成为驾驶人间简单的沟通工具外,亦可增加行车安全。

            智能型LED矩阵式头灯扮演行车安全相当重要角色,光源结构是将多颗LED元件排列成矩阵样式,并搭载摄像模块、传感器等系统,每颗LED具有点、灭功能,且矩阵式头灯会依不同路况调整光形,光束可依周围环境或转弯路段而移动方向,当LED愈多颗,愈能弹性调整应照射或不应照射区域,以增加行车安全。

            在上述附加功能及差异化等设计下,车头灯用LED光源将渐取代Halogen及HID,预估至2020年LED比重可望先超越HID灯,与2015年相较呈3倍成长,达15%。

            在研发方面,目前LED头灯研发的方向主要是,采用鱼眼加上LED光源的模块或是LED灯泡方案。LED头灯在汽车品牌渗透率的提升,使得车灯厂商积极地寻找有能力生产及设计的LED厂商进行合作开发LED的灯具。

            代表企业

            最近在车用LED头灯领域颇受关注的企业是隆达电子。LED垂直整合厂隆达电子今年于LEDTaiwan展中,首次公开发表新事业单位产品,包括不可见光、汽车和列车头灯高端应用,特别是自行开发的LED车头灯模组,现已跨足中国高铁市场进行测试,预计2016下半年正式导入应用。此举可说是为了避开红海市场,开拓新蓝海。

            隆达新事业单位在过去两年布局有成,以高端产品技术打开市场,其中车用LED封装产品已率先台厂通过AECQ101第三方认证,今年年初新款LED车头灯模组也已导入中国汽车及列车市场。

            隆达的列车LED头灯模组采用高科技光学透镜设计,将光束角度收聚在3度内,功耗仅10W,中心光强可达20万烛光(candela,cd),应用在火车、地铁或高铁头灯仅需6到10组,一公里照度可达5lux,具有低耗能、高效率及稳定度等优点,可取代传统HID头灯。汽车LED头灯模组为远近灯合一鱼眼设计,近灯功耗仅13W,不仅节能且光度效益高,在整体设计与空间运用上也得以提升。

     

     

     

            日本汽车制造商在马自达2刚推出时就将LED头灯作为可选装备。马自达2作为MY2015car进入市场,其可选LED头灯十分精良,不仅配备远光灯辅助系统,而且选择范围广,设计新颖。这些头灯在汽车设计中可谓是画龙点睛,使得马自达2在众多车型中一下脱颖而出。

            梅赛德斯-奔驰头灯也运用了LED矩阵技术,但他们将其命名为多光束LED。在2017款奔驰E级中,每个可选多光束LED头灯中含有84个单独控制的LED灯。这种复杂的智能解决方法使宝马新款E级能够在任何驾驶情况下提供最佳的光束分布。每个头灯含多达84个LED,制造商就可以对系统进行编程使LED灯发挥更多的作用,这比那些LED灯少的头灯功能更强大。
            延伸:
            车头灯光学系统
            现在的车头灯光学系统如图所示,广泛使用2种光学系统。

            抛物线型利用反射器反射光源射出的光线,形成配光图案。反射器分割成多个区块,利用其各个区块的形状控制光线射向上下左右,形成整体配光。投影型顾名思义,是进行投影的光学系统,会在凸透镜焦点附近形成与配光图案相似的光分布,并将其扩大投影。光分布使用名为“复合椭圆反射器”的反射镜形成,形成近光灯的配光,需要在透镜焦点附近设置遮光板,以形成减少对面车辆炫光的截止线。投影型因为能够有效释放光源的光线,而且体积小,所以得到了广泛应用。
            而且,投影型是使用凸透镜进行投影,通过改变焦点附近的光分布和遮光板的形状,可以形成各种各样的配光图案。下图是在配光可变式远光灯ADB(AdaptiveDrivingBeam)中的应用示例。在这个例子中,右侧灯具的配光与左侧灯具的配光图案各异,合成形成整体配光。可以在不导致前方车辆炫光的情况下,照亮路旁的行人,增加了辨识性。

            LED车头灯光学系统
            LED车头灯以前面介绍的车头灯光学系统为基础,利用LED的特点提高效率,实现了新的外观设计和高功能化等。
    利用LED的光分布提高光学系统的效率
            通常的投影型车头灯采用灯泡光源,为了形成截止线,会使用遮光板屏蔽光线。之所以使用这样的光学系统,是因为灯泡光源向360度全方位发光而造成的限制。LED只向半球方向发光,如图所示,没有采用遮光板屏蔽光线,而是嵌入了能够有效利用光线的反射镜“光束整形器”。

            小型光源成就新的外观设计
            LED与灯泡光源相比,在光线射出的方向没有发光管、灯座等结构物,光学系统也可以实现小型化。因此在灯具内可以集成多个光学系统,2007年发布的世界第一款LED车头灯由3个小型投影单元组成,实现了有别于传统车头灯、令人震撼的新外观设计。而且,这款车头灯使多个光学单元分别具备聚光、扩散等配光功能,通过合成的方式,形成了图中的整体配光。通过为各个配光功能分别采用最佳光学设计,可以实现良好的辨识性。这款车头灯使大扩散单元的光轴朝向车辆外侧,实现了过去无法企及的横向大范围扩散。

            在LED性能提高的同时,光学单元也继续进化,2014年,下图中L字形的近光灯设计成为了现实。这种光学系统利用2个反射镜,有效利用了传统投影型光学系统无法利用的光线。能够在灯具内配置如此复杂的结构,依靠的是LED的小型化。

                                                                                                                                                           (中国之光网)

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