由于汽車前照燈在行車安全中具有重要的作用， 因此LED 前照燈是最難也是最后投入使用的。以前，LED前照燈只應(yīng)用在概念車上， 隨著LED 照明技術(shù)以及汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，LED 前照燈的應(yīng)用范圍已從概念車、豪華車向中檔車甚至一般車型過渡， 并且照明發(fā)光強(qiáng)度已達(dá)到白熾燈的水平。

　　汽車前照燈包括遠(yuǎn)光燈和近光燈。在夜間行駛時(shí)，遠(yuǎn)光燈應(yīng)保證照亮車前100 m、高2 m 處范圍內(nèi)的物體， 且亮度均勻; 近光燈不但要保證車前40 m 司機(jī)能看清障礙物， 而且不能讓迎面而來的駕駛員或行人產(chǎn)生眩光， 以確保汽車在夜間交會(huì)車行駛時(shí)的安全。

　　傳統(tǒng)汽車前照燈輸出近光和遠(yuǎn)光兩種功能的光束，且每種光束分布模式均呈靜態(tài)分布， 具體的光照分布也都符合國家標(biāo)準(zhǔn)。但在實(shí)際應(yīng)用中， 此系統(tǒng)射出的光束分布于有限的角度范圍， 在一些較為復(fù)雜的路況下( 如轉(zhuǎn)彎) 極易產(chǎn)生視覺盲區(qū)。另外， 傳統(tǒng)汽車前照明系統(tǒng)不具備自動(dòng)調(diào)整光束分布的功能， 近光光束和遠(yuǎn)光光束之間的變換需駕駛員手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)， 這樣在來往車輛頻繁的行車環(huán)境下， 車輛之間容易產(chǎn)生眩目光。為了克服傳統(tǒng)汽車前照燈的上述缺點(diǎn)， 自適應(yīng)前照系統(tǒng)AFS 應(yīng)運(yùn)而生。

　　AFS 是一種能使駕駛員更好地適應(yīng)各種速度、道路類型和天氣條件的變化， 提高駕駛安全性的前照燈系統(tǒng)。其工作原理如下： 當(dāng)汽車進(jìn)入特殊的道路狀況(如彎道) 時(shí)， 由于方向盤和速度發(fā)生變化， 角度傳感器和速度傳感器傳輸?shù)诫娍貑卧?ECU) 的信號(hào)就相應(yīng)發(fā)生了變化。ECU 捕捉到這些信號(hào)變化， 同時(shí)判斷車輛進(jìn)入了哪種彎道， 并發(fā)出相應(yīng)的指令給前照燈的控制單元， 控制單元根據(jù)收到的指令操控裝在AFS 燈體內(nèi)部的微電機(jī)帶動(dòng)發(fā)光三要素繞相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)， 從而在非常規(guī)路面及天氣下行駛時(shí)， 改變照明方式， 提供更好的安全保障。

　　隨著白光LED 技術(shù)的發(fā)展及空氣動(dòng)力學(xué)和汽車造型的需求， 汽車前部位置越來越低且呈流線型， 為前照燈預(yù)留的空間越來越小。為了滿足汽車照明智能化和人性化的需求，AFS 與LED 燈的結(jié)合已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車前照燈的發(fā)展趨勢(shì)。

　　4 車用LED 照明面臨的問題及應(yīng)對(duì)措施

　　車用LED 照明技術(shù)作為一項(xiàng)具有突破性意義的新技術(shù)， 已經(jīng)被大多數(shù)的汽車制造商以及消費(fèi)者所接受，越來越多的高檔汽車都配備了LED 燈。但由于汽車應(yīng)用環(huán)境的特殊要求， 要真正實(shí)現(xiàn)車用LED 代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源， 還有很多技術(shù)難題需要解決。

　　(1) 成本問題

　　全球范圍內(nèi)， 車用LED 生產(chǎn)成本的下降速度將是影響今后車用LED 大規(guī)模應(yīng)用的主要因素之一。就元件本身而言， LED 燈的價(jià)格普遍高于其他傳統(tǒng)光源。如：

　　W 大功率白光LED 的市場(chǎng)價(jià)格約是白熾燈的十幾倍到幾十倍不等， 故LED 芯片還有很大的降價(jià)空間， 其主要途徑為： ①發(fā)展大芯片大電流。現(xiàn)在的芯片一般在0.5 mm~1.5 mm 之間， 芯片小， 電流難以加大， 這是LED向單顆大功率發(fā)展的障礙。如果在不降低光效的前提下把芯片做大以便通過更大的電流， 大幅提高單顆LED的功率， 這樣燈具所用的LED 數(shù)量將明顯減少， 有助于燈具成本的下降。②研發(fā)新型襯底材料。現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)啟動(dòng)了價(jià)格比較便宜的Si 襯底材料的研究， 希望能代替價(jià)格昂貴的藍(lán)寶石或SiC。除價(jià)格便宜外，Si 還可以制作出比藍(lán)寶石或SiC 襯底尺寸更大的襯底， 以提高M(jìn)OCVD 的利用率， 從而提高管芯產(chǎn)率[ 18]。此外， 由于Si的硬度比藍(lán)寶石和SiC 低， 在加工方面也可以節(jié)省成本。據(jù)國外某知名公司的估計(jì)， 使用硅襯底制作藍(lán)光GaN LED 的制造成本將比藍(lán)寶石和SiC 襯底低90%。③繼續(xù)延長(zhǎng)LED 的壽命。理論上，LED 的壽命已經(jīng)超過汽車使用壽命， 但在實(shí)際汽車環(huán)境應(yīng)用中，LED 使用壽命還有待進(jìn)一步提高。如果LED 實(shí)際使用壽命能達(dá)到整車的壽命， 則在汽車壽命期內(nèi)無需更換光源， 免去了這方面的維修費(fèi)用， 就會(huì)更加經(jīng)濟(jì)。

　　就整個(gè)車用LED 照明系統(tǒng)而言， 必須降低LED 驅(qū)動(dòng)方案的系統(tǒng)級(jí)成本， 以提高該項(xiàng)技術(shù)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　降低方案成本的途徑之一是盡可能減少驅(qū)動(dòng)器的元器件數(shù)量， 同時(shí)這也有利于提高系統(tǒng)可靠性， 因?yàn)?a href="http://www.1cnz.cn/v/tag/82/" target="_blank">PCB 上的每個(gè)元件都可能是系統(tǒng)的一個(gè)失效點(diǎn)。

　　(2) 散熱問題

　　通常高功率LED 輸入功率約20%轉(zhuǎn)換成光能， 剩下的80%均轉(zhuǎn)換為熱能， 這比傳統(tǒng)燈源高很多。如果這部分熱能無法導(dǎo)出， 將會(huì)使LED 界面溫度過高， 進(jìn)而影響產(chǎn)品生命周期、發(fā)光效率及穩(wěn)定性， 由此整個(gè)汽車照明系統(tǒng)就會(huì)受到嚴(yán)重影響[19]。目前改善車用LED 燈具散熱的主要途徑：①LED 自身的改進(jìn)。首先， 改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)直插式LED 封裝結(jié)構(gòu)熱阻高達(dá)250℃/W～300℃/W， 而新的封裝結(jié)構(gòu)采用低電阻率、高導(dǎo)熱性能的材料粘結(jié)芯片， 在芯片下部加銅或鋁質(zhì)熱沉， 并采用半包封結(jié)構(gòu)， 大大提高了LED 的散熱能力[ 20-21]。其次， 改進(jìn)LED 的制作材料， 采用超薄、高導(dǎo)熱、高絕緣陶瓷薄片作基底， 提高散熱效果; 開發(fā)量子轉(zhuǎn)換效率高、能承受高溫的熒光粉，提高允許的最大結(jié)點(diǎn)溫度， 增大允許的散熱設(shè)計(jì)溫差，以降低散熱設(shè)計(jì)的難度。②散熱裝置的改進(jìn)。主要有： 考慮采用合適的散熱形式， 如熱管、風(fēng)扇、水冷等， 要保證將熱量迅速地散發(fā)出去， 同時(shí)散熱裝置能夠穩(wěn)定地工作[ 22 -23]; 考慮散熱片的結(jié)構(gòu)形狀尺寸， 要保證足夠的散熱面積， 同時(shí)散熱效果要好; 考慮電路板的設(shè)計(jì)格式， 可將印制電路板設(shè)計(jì)為上下兩層， 下層專用于信號(hào)發(fā)生電路及驅(qū)動(dòng)電路， 上層為L(zhǎng)ED 點(diǎn)陣電路， 這樣能夠有效地避免因?yàn)長(zhǎng)ED 的熱量傳遞到驅(qū)動(dòng)芯片而使其損壞。

　　(3) 光效問題

　　提升LED 光效是車用LED 技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵， 是車用LED 產(chǎn)業(yè)化的出發(fā)點(diǎn)和原動(dòng)力。從封裝技術(shù)上來說，LED 的封裝應(yīng)該盡量減少光線在其內(nèi)部的全反射， 增加襯底基板反射率， 從而使光線能夠盡量多地透射出來，增加LED 的發(fā)光效能。今年2 月，Cree 公司已經(jīng)宣布其實(shí)驗(yàn)室成果LED 光效已經(jīng)達(dá)到2 081 m/W， 相信這不是極限， 還會(huì)有更高的提升空間， 但需要有新的技術(shù)突破。

　　(4) 電磁干擾問題

　　汽車環(huán)境下同樣面臨電磁干擾問題EMI (ElectroMagnetic Interference) 。車載電子產(chǎn)品對(duì)噪聲很敏感， 尤其是導(dǎo)航系統(tǒng)、無線電路和AM 無線電波段接收機(jī)。為了最大限度地降低發(fā)生噪聲干擾的可能性， 有些LED驅(qū)動(dòng)器IC 中采用了恒定頻率開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。另外， 用戶還可在200 kHz~2 MHz 的范圍內(nèi)設(shè)置開關(guān)頻率， 以使開關(guān)噪聲遠(yuǎn)離關(guān)鍵頻段(如AM 無線電波段)。

　　5 車用LED 照明市場(chǎng)展望

　　LED 在汽車照明系統(tǒng)中的應(yīng)用雖然剛剛起步， 但隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)和汽車工業(yè)的飛速發(fā)展， 車用LED燈具的總體效率以及性價(jià)比將會(huì)得到很大的提高， 應(yīng)用規(guī)模將會(huì)逐漸擴(kuò)大， 并最終占據(jù)整個(gè)汽車車燈市場(chǎng)。

　　據(jù)調(diào)查， 目前全球車內(nèi)應(yīng)用的LED 年銷售額大約在5 億到6 億歐元， 在汽車內(nèi)部， 如汽車儀表盤、車內(nèi)收音機(jī)、開關(guān)等已經(jīng)100%采用LED， 并且這一趨勢(shì)正在加速從車內(nèi)應(yīng)用向車外應(yīng)用。此外， 近期歐盟委員會(huì)宣布， 從2011 年起， 歐盟所有新生產(chǎn)轎車必須配置“ 白天駕駛自動(dòng)照明系統(tǒng)” 。與此同時(shí)， 歐盟委員會(huì)已經(jīng)批準(zhǔn)奧迪和豐田將LED 作為照明車燈在汽車上使用。由此可見， 車用LED 燈具在全球范圍內(nèi)具有極大的市場(chǎng)潛力。