汽車燈具從最原始的蠟燭燈,發(fā)展到普遍使用的白熾燈,近年來又出現(xiàn)了新型HID燈以及LED燈。自從奧迪家族第一款加裝LED前燈的車型R8曝光以來,國際上高檔轎車生產(chǎn)商如奔馳、寶馬、豐田、福特等紛紛推出配有五彩繽紛的LED燈具的新款式轎車以吸引顧客,尤其是日本汽車對LED的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛。它被稱為一生不需要更換燈泡的汽車燈,是國際上汽車電子化中最耀眼的產(chǎn)品之一。
LED車燈的特點(diǎn)與分類
LED車燈的優(yōu)勢主要有以下七點(diǎn)：一、單色性好、色彩鮮艷豐富。顏色飽和度達(dá)到130%全彩色,使燈光更加清晰柔和。二、壽命長、抗震性好。LED是半導(dǎo)體元件,與白熾燈不同,沒有玻璃、鎢絲等易損可動部件,故障極低,可以免維修。三、點(diǎn)亮無延遲,響應(yīng)時(shí)間快。LED的啟動時(shí)間僅為幾十納秒,啟動時(shí)間較白熾燈泡大大縮短,這樣便給司機(jī)留下了更多的反應(yīng)時(shí)間。四、高效率、低能耗。LED光源不需要濾色就能直接產(chǎn)生汽車燈具需要的紅色、琥珀色等顏色,無損耗,電能利用率高達(dá)80%以上。五、體積小、重量輕。利用其特點(diǎn)可設(shè)計(jì)又薄、又輕、又緊湊的各種式樣的燈具,給汽車造型設(shè)計(jì)提供空間。六、綠色照明光源。LED光譜中單色性好,沒有多余紅外、紫外等光譜,不含汞有害物質(zhì),熱量、輻射很少。七、單個(gè)LED的光通量小。目前單個(gè)LED的光通量研究水平可達(dá)120lm/W,產(chǎn)品水平≤60lm/W,而且大功率的LED往往要增加尺寸很大的散熱器,所以LED光源一般采用LED陣列設(shè)計(jì)方法。
國內(nèi)LED車燈應(yīng)用現(xiàn)狀
國內(nèi)第一只LED汽車燈具是1999年由上海汽車電子工程中心與上海小糸車燈有限公司聯(lián)合開發(fā)并通過上海大眾汽車公司認(rèn)證的桑塔納高位制動車燈。此后,LED車燈發(fā)展很慢,2002年我國加入WTO,2003年汽車產(chǎn)量出現(xiàn)井噴式增長,世界各大汽車公司紛紛在華設(shè)廠,我國奇瑞、吉利等具有自主產(chǎn)權(quán)民營企業(yè)迅速崛起,汽車市場拉動了我國LED車燈的發(fā)展。2003年我們成功推出除前照大燈以外全套LED車燈的別克君威概念車。2004年下半年我國汽車高增長速度下降,汽車市場競爭空前激烈,新款式、新車型不斷推出,加速了新型LED車燈的開發(fā)。上海汽車電子工程中心與上海小糸車燈公司在2004年啟動了25項(xiàng)LED車燈的開發(fā),2005年超過30項(xiàng)。其中特別重要的是豐田、通用和奇瑞等汽車整車制造公司提出4個(gè)車型7種LED信號燈具的需求,這顯示了LED在汽車上應(yīng)用已突破了高位制動小燈范圍,標(biāo)志著我國LED信號汽車燈具進(jìn)入了一個(gè)新階段。
福美來2代上市的時(shí)候,LED轉(zhuǎn)向/倒車燈也成為該款車極大的亮點(diǎn)。上海小糸車燈有限公司電子技術(shù)部科長蔣淳介紹：“側(cè)轉(zhuǎn)向燈、高位剎車燈、剎車燈、尾燈已經(jīng)在國內(nèi)中高檔轎車上得到較多的應(yīng)用。在LED車燈領(lǐng)域,小糸公司主要集中于組合后燈、后視鏡側(cè)轉(zhuǎn)向燈、高位剎車燈領(lǐng)域,已經(jīng)為凱迪拉克系列、別克榮御、豐田MARKX等成功開發(fā)出LED后燈產(chǎn)品；現(xiàn)在正逐漸將LED應(yīng)用于車內(nèi)照明等方面。”
國內(nèi)LED車燈發(fā)展瓶頸
在車用LED領(lǐng)域,國內(nèi)目前還沒有企業(yè)專門生產(chǎn),只有為數(shù)不多的幾個(gè)光電產(chǎn)業(yè)基地在做這方面的研發(fā)。
國內(nèi)車用LED市場發(fā)展瓶頸主要來自以下三個(gè)方面：
首先,LED車燈的制作成本過高。LED芯片生產(chǎn)技術(shù)難度大、門檻高,養(yǎng)晶過程的溫度、濕度、供電、除塵要求十分嚴(yán)格,初期需要投入巨資興建工業(yè)園式的工廠。目前LED芯片的主要產(chǎn)地為中國臺灣,占有LED市場的47%,而在中國大陸的LED廠多僅為樹脂封裝加工,芯片需要大量進(jìn)口,是造成成本高的主要原因。其實(shí),LED車燈成本高并不是主要問題,質(zhì)量與批量問題解決后價(jià)格自然會下來,但也不可指望LED下降到與白熾燈價(jià)格一致。不過,我們相信LED車燈的價(jià)格不會成為它發(fā)展的障礙,LED車燈將會像當(dāng)初昂貴的白熾燈取代蠟燭燈一樣替代白熾車燈。
其次,由于我國轎車自主品牌少,并主要以中低檔車為主,對LED的需求量非常有限。而占據(jù)國內(nèi)轎車主要市場份額的國外品牌車型,其對LED供應(yīng)商的選擇和認(rèn)證非常苛刻,國內(nèi)LED企業(yè)很難進(jìn)入其供應(yīng)鏈中。但隨著具有自主知識產(chǎn)權(quán)的民企轎車的崛起,每年要推出一二十款甚至更多的新車型,由于汽車燈具更新較快,合資企業(yè)迫于競爭壓力,采用LED燈作為市場賣點(diǎn)以及本地化采購LED以降低成本的意向逐步加大,這對于國內(nèi)LED企業(yè)來說會是一個(gè)發(fā)展機(jī)遇。
再次,國產(chǎn)LED以中低檔LED產(chǎn)品為主,很難達(dá)到車用LED標(biāo)準(zhǔn)。海拉汽車燈具研發(fā)中心長春有限公司技術(shù)部工程師金榮皓表示,唯有在產(chǎn)品專利技術(shù)上有所突破,才有可能在LED相關(guān)應(yīng)用市場上占有一席之地,目前國內(nèi)企業(yè)很難采購到國外車用LED的生產(chǎn)線設(shè)備,其中最主要是芯片生產(chǎn)設(shè)備買不到,國外設(shè)置的技術(shù)壁壘嚴(yán)密。
國內(nèi)LED車燈發(fā)展前景
目前我國有購車能力的家庭為2000萬戶,我國有可能成為全球第三大汽車市場,占全球份額的6%,僅次于美國和日本。而到2025年,我國汽車市場的規(guī)模將達(dá)到目前美國汽車市場的規(guī)模。2002年,我國汽車產(chǎn)銷量為325萬輛,2003年銷量達(dá)到430萬輛,2004年銷量達(dá)到515萬輛,中國成為當(dāng)今世界汽車銷售增長最快的地區(qū)。
在未來十多年里,汽車市場的競爭,就其本質(zhì)而言,就是汽車電子化的競爭。據(jù)預(yù)測,汽車電子產(chǎn)品占整車成本的價(jià)格將超過45%。而新型、智能化的LED燈具是國際上汽車電子化中最耀眼的產(chǎn)品之一。專家預(yù)測：在未來5年內(nèi)我國LED車燈將會快速發(fā)展,近幾年內(nèi)會形成年產(chǎn)10億元的產(chǎn)值,5年內(nèi)會形成每年30億元的產(chǎn)值。
從LED車燈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢來講,我國LED高位制動燈將進(jìn)一步普及,價(jià)格穩(wěn)步下降,LED后制動燈、轉(zhuǎn)向燈和霧燈開始商品化,LED汽車燈具向個(gè)性化和藝術(shù)化方向發(fā)展,同時(shí)LED智能控制系統(tǒng)也將快速發(fā)展。
車燈演變史
汽車燈具的演變隨著汽車光源的更迭而發(fā)生,大體上經(jīng)過如下四個(gè)階段：
第一代汽車光源是由燃料(蠟燭、煤油或乙炔)直接燃燒發(fā)光,它能滿足早期車燈的要求,但存在發(fā)光效率很低、光強(qiáng)弱、性能不穩(wěn)定、操作復(fù)雜等明顯缺點(diǎn)。
第二代汽車光源是白熾燈。1879年愛迪生發(fā)明白熾燈,1913年美國首先將白熾燈技術(shù)應(yīng)用在凱迪拉克汽車前照燈上,汽車燈具發(fā)生了革命性的變化,從此汽車照明進(jìn)入了電氣時(shí)代。接著,先后出現(xiàn)汽車反光鏡、啟動機(jī)、發(fā)電機(jī)和蓄電池等新技術(shù),1925年開始汽車真正進(jìn)入白熾燈汽車燈具時(shí)代。20世紀(jì)50年代又出現(xiàn)鹵鎢燈,它很快成為汽車強(qiáng)光源的主要燈泡。
第三代汽車光源是氣體放電燈(HID)。它具有高發(fā)光效率、高亮度和高可靠性等優(yōu)點(diǎn),將替代白熾燈、鹵鎢燈成為新型的汽車前照燈的光源。
第四代汽車光源是半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)。LED是半導(dǎo)體PN結(jié)二極管,當(dāng)一個(gè)正向偏壓施加于PN結(jié)兩端時(shí),使PN結(jié)系統(tǒng)受到激發(fā),載流子由低能態(tài)躍遷到高能態(tài),當(dāng)處于高能態(tài)的不穩(wěn)定載流子回到低能態(tài)復(fù)合時(shí),根據(jù)能量守恒原理,多余的能量將以光子形式釋放,它就是LED電致發(fā)光原理。