LED技術(shù)在汽車燈具造型設(shè)計中的應(yīng)用

摘要

我國汽車行業(yè)近些年發(fā)展迅速, 汽車成為了人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾ぞ? 同時也帶動了我國汽車燈具造型設(shè)計的不斷進步。汽車燈具對汽車安全行駛有著非常重要的作用。隨著LED技術(shù)的普及和發(fā)展, 使用LED燈具完成照明工作很好地代替了當(dāng)前的普通照明燈具。LED技術(shù)具有消耗小、壽命長以及光照效果好等優(yōu)點, 受到了廣大人民群眾的歡迎, 同時也開始應(yīng)用到汽車燈具中, 包括汽車的照明燈、轉(zhuǎn)向燈等, 很好地引領(lǐng)了當(dāng)前汽車燈具的發(fā)展, 體現(xiàn)出時代特點。本文介紹了LED技術(shù)的優(yōu)點和發(fā)展現(xiàn)狀, 探究LED技術(shù)對汽車燈具造型設(shè)計的影響作用。

一、汽車燈具的要求及發(fā)展

自世界第一輛汽車誕生之日起, 汽車燈具也開始隨之研發(fā)。在最開始時期, 汽車燈具主要是由白熾燈構(gòu)成, 但白熾燈亮度比較弱, 而且費電。隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展, 汽車燈具的要求和種類越來越繁多, 例如前照燈、轉(zhuǎn)向燈、倒車燈、制動燈、高位制動燈、近光燈、遠光燈以及霧燈等, LED燈的出現(xiàn)開始引起汽車設(shè)計師的重視。作為汽車安全保障最重要的汽車燈具也相當(dāng)重要, LED的研發(fā)與應(yīng)用, 很好地避免了汽車在夜間或是光線暗的情況下出現(xiàn)不必要的安全問題。

二、LED技術(shù)應(yīng)用于汽車燈具

目前世界上無論國內(nèi)國外均以傳統(tǒng)鎢絲燈、鹵素?zé)舻某Ｒ?guī)要求作為標(biāo)準(zhǔn), 并沒有獨立的LED車燈燈具的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。所以目前LED車燈制造企業(yè)生產(chǎn)的車燈總成, 其設(shè)計生產(chǎn)依據(jù)仍多是國標(biāo)、SAE等標(biāo)準(zhǔn)。為使得LED車燈光源的配光、外形符合傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn), LED光源必須設(shè)計成三維陣列, 通過調(diào)整LED發(fā)光方向來達到配光目的, 對汽車燈具設(shè)計而言是一種新技術(shù)。
由于LED光源的單色性, 不需加濾色片便可以直接選用不同波長的LED元件, 設(shè)計成具有不同功能的轉(zhuǎn)向燈、制動燈或者倒車燈等。不加濾色片也使光的透過率增加, 從而提高了光的利用率。另外, 用于LED車燈的LED元件為滿足傳統(tǒng)配光標(biāo)準(zhǔn)的要求, 角度的選用十分重要。正確的發(fā)光角度意味著, 可以使用最少數(shù)量的LED元件, 從而達到經(jīng)濟實用的目的。散熱設(shè)計是LED燈具設(shè)計工作中至關(guān)重要的部份, 散熱是否良好決定了燈具的使用壽命是否能達到設(shè)定值。

三、LED燈具的優(yōu)點

作為一種新興綠色照明光源, 半導(dǎo)體照明正逐漸走進人們生活的各個領(lǐng)域。交通運輸照明成為LED作為照明光源的重要應(yīng)用市場。目前, LED已應(yīng)用到汽車內(nèi)部和外部, 尤其是在汽車內(nèi)部照明, 彩色LED的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟。與普通照明燈具相比, LED燈具具有以下幾個優(yōu)點。

1.節(jié)能無污染

LED即發(fā)光二極管, 其內(nèi)部主要為一個PN結(jié)。當(dāng)PN結(jié)內(nèi)的電子與空穴復(fù)合時, 電子由高能級躍遷到低能級, 電子將多余的能量以光子的形式釋放出來, 產(chǎn)生電致發(fā)光現(xiàn)象。由于電致發(fā)光是直接將電能轉(zhuǎn)化為光能, 因此能量轉(zhuǎn)換損失較少。而且LED燈具不含鉛、汞等污染元素, 對環(huán)境沒有任何污染。此外, LED燈具光譜中沒有紫外線和紅外線, 既沒有熱量, 也沒有輻射, 眩光小, 廢棄物可回收。它還屬于冷光源, 可以安全觸摸和使用。

2.燈光色辨別度高

由于LED的光譜接近于日光, 所以它的光被物體反射的有效性要比其他光源更容易識別, 便于其他駕駛者更容易發(fā)現(xiàn), 提高了行車的安全。即使是晚上, 也可以避免因看不清交通標(biāo)志而發(fā)生事故。

3.防止前照燈的眩目

LED的照明較為溫和, 與白天的自然光接近, 不會使駕駛員因為刺眼而不舒服。有駕駛經(jīng)驗的人都知道, 夜間會車時, 對面來車燈光亮度較強時, 會造己方駕駛者視覺暫時失明而產(chǎn)生危險。因此LED前照燈在設(shè)計時, 會將大燈光譜中最藍的部分進行推移, 從而避免因為強光導(dǎo)致對面駕駛者眩目。

4.其他優(yōu)勢

LED前照燈點亮無延遲, 響應(yīng)時間更快 (傳統(tǒng)燈泡則有0.3 s的延遲) ;具有更強的抗震性能;發(fā)光純度高, 無需燈罩濾光, 光波長誤差在10 nm以內(nèi);發(fā)光熱量很小, 對燈具材料的耐熱性要求不是很高。另外, LED前照燈光束集中, 更易于控制, 且不需要用反射器聚光, 有利于減小燈具的深度;耗電量低, 達到傳統(tǒng)燈泡同等的發(fā)光亮度時, 耗電量僅為傳統(tǒng)燈泡的6%;具有超長壽命, 無燈絲結(jié)構(gòu), 不發(fā)熱, 正常使用在6年以上。

四、LED在汽車照明系統(tǒng)上的應(yīng)用

1.LED在前照燈上的應(yīng)用

將LED應(yīng)用于汽車前照燈系統(tǒng)中的最直接優(yōu)勢, 就是大大縮小前燈系統(tǒng)所需要的空間。目前, 由于LED單顆亮度不夠, 亮度衰減比較嚴重, 其價格也相對比較貴, 所以LED現(xiàn)在主要應(yīng)用于汽車的行車燈、制動燈、位置燈、前后轉(zhuǎn)向燈、霧燈、倒車燈、高位制動燈以及室內(nèi)燈和側(cè)轉(zhuǎn)向燈, 暫時還沒有完全在汽車的前照燈系統(tǒng)上普及應(yīng)用。LED前照燈往往由于LED陣列的排布而容易形成明顯的品牌特征, 這種極富科技感的前照燈設(shè)計, 能將車輛的個性化設(shè)計和品牌特征完全展現(xiàn)出來, 并提高品牌的識別性。

2.LED示寬燈造型

示寬燈是提示車輛寬度的燈具, 用于傍晚和夜間行駛時, 讓別的車輛看見, 是歐洲國家強制裝備的燈具。隨著LED技術(shù)的普及, LED示寬燈的造型已經(jīng)成為一款車型的一個重要特征。奔馳CLS的前照燈系統(tǒng)采用了總共71顆LED, 近光燈16個, 遠光燈8個, 轉(zhuǎn)向燈13個, 示寬燈22個, 彎道輔助燈2個, 其他用途10個。這款全LED大燈的色溫在5 400 K左右, 點亮效果接近普通日光, 具有良好的光照性, 照明效果也十分自然, 同時能耗比普通氙燈低, 使用壽命甚至能夠達到終身免更換。其22個LED組成的示寬燈, 呈c形排列, 具有極強的科技感和品牌識別性。這款車型推出以后, 帶動了LED在示寬燈上面的發(fā)展, 使LED示寬燈的造型成為汽車型又一個重要特征。

3.日間行車燈

日間行車燈是指使車輛在白天行駛時更容易被識別的燈具, 裝在車身前部。日問行車燈不是照明燈, 其作用是為了提醒別的車輛注意, 屬于信號燈的范疇。歐盟規(guī)定所有新車必須安裝日間行車燈, 此舉也正是大眾公司在LED汽車燈具上大做文章的主要依據(jù)。近年來, 大眾公司實施“燈光戰(zhàn)略”, 將LED車燈普及, 旗下大部分車型在大燈中都裝備了LED日間行車燈。尤其是奧迪, LED日行燈甚至成為了這一時期奧迪的品牌標(biāo)識。
奧迪的照明系統(tǒng)高級設(shè)計師解讀了不同的LED日間行車燈設(shè)計所要強調(diào)的不同車輛性格:A系車型 (比如A4和A5) 上的LED日間行車燈, 看起來就非常堅決、優(yōu)雅和動感;在Q5和Q7上的燈組設(shè)計, 則表現(xiàn)出寬厚和充滿力量;而R8的LED日間行車燈, 就像是全速奔跑中的公牛的角, 充滿生機和自豪。

4.霧燈

霧燈安裝在汽車前部和尾部, 也是LED被應(yīng)用較多的位置。在霧天、下雪、暴雨或塵埃彌漫等情況下, 霧燈被用來改善車前道路的照明情況。LED前霧燈一般采用光色為橙黃色的光源, 后霧燈采用光色為紅色的光源, 以警示尾隨車輛保持安全間距。傳統(tǒng)霧燈造型多為圓形、環(huán)形和橫向帶狀形, 設(shè)計含量不高。奧迪早在2003年底特律車展首次發(fā)布的Pikes Peak Quattro概念車, 就采用了條狀LED霧燈, 這也是世界上首次在霧燈上使用高性能的LED技術(shù)。在這款概念車上, LED霧燈的造型設(shè)計成狹長的線條, 整個霧燈與前保險杠融為一體, 設(shè)計極具前瞻性。由于LED霧燈集合了亮度和美觀, 也成為現(xiàn)代汽車設(shè)計的典型特點, 因此越來越多的LED霧燈出現(xiàn)在車輛中。

5.LED在尾燈上的應(yīng)用

LED在尾燈設(shè)計中中同樣扮演著十分重要的角色。首先LED的應(yīng)用能減少尾燈系統(tǒng)所需要的空間, 從而豐富尾燈形狀的可變性。其次, 其特有的光照效能也塑造出現(xiàn)代汽車尾燈明顯的特征。LED憑借其其高質(zhì)量的發(fā)光純度, 為日常行車提供良好的安全保證;LED獨特的塑造性同樣也為汽車尾燈的造型帶來了質(zhì)的變化。LED燈具往往由于LED陣列排布的特點, 容易形成線狀排布, 使得尾燈排布舒展而協(xié)調(diào), 正好滿足設(shè)計師的需求。如大眾輝騰的LED尾燈設(shè)計, 就是在車身設(shè)計中融入時下流行的流線型設(shè)計元素, 從而使較傳統(tǒng)車燈能更好地與現(xiàn)代設(shè)計相匹配, 同時展現(xiàn)車輛的個性化設(shè)計和品牌特征。

作者：毛普元 來源：汽車與駕駛維修