1.LED汽车灯的发展历史

半导体电致发光的现象早在1907年就被发现，由于光很弱，批量生产困难而进展缓慢。1968年美国孟山都公司推出光强超过20mcd的GaAsp/GaAs结构的红色LED，以此为突破点，大大加快了LED的发展。并相继研制出光强达1000mcd的红、黄、绿LED，在仪表、电信的信号指示上获得了初步的应用，形成了LED早期的应用市场。直到20世纪80年代之前，由于那时LED的亮度不高，其光强度、光衰减等性能指标问题还无法在汽车灯具中获得广泛的应用，只是将其作为指示灯使用。

进入20世纪80年代后，LED亮度有了较大的提高，1985年被用于汽车照明上。1986年Nissan公司在300ZX型汽车上使用了72只φ5mm的LED作为中央高位刹车灯，标志着LED开始进入汽车照明领域。

在20世纪80年代中期，LED开始被用于汽车中央高位制动灯（CenterHighMountStop-Lamp，CHMSL）。在美国，自1985年9月1日以后销售的汽车都必须装配高位刹车灯。在我国虽然现在还没有这方面的法规，但是由于高位刹车灯对行车安全确有很大贡献，因而有普及的趋势。

直到1990年美国HP公司、日本东芝公司推出光强超过1000mcd的InGaAlP/GaAs结构的红、黄色HB-LED和1993年日本日亚公司发明InGaN/Al₂O₃蓝、绿色HB-LED为标志，从技术上和批量生产上为汽车灯光源LED化铺平了道路。

在20世纪90年代，有些新型的国产汽车仪表上也已采用LED，主要用于充电指示，后来还有显示发动机转速，例如湖北襄樊生产的一种组合仪表，里程表旁边竖一排LED，当司机踩加速踏板时LED排灯就从下至上依次点亮，当松加速踏板时LED排灯就从上至下依次熄灭。

我国在20世纪90年代采用LED做高位刹车灯并在汽车上安装，由于LED亮灯快，能及早让尾随的汽车司机知道前方车辆的行驶状况，可减少汽车追尾碰撞事故的发生。

进入21世纪后，随着LED功率和亮度的提升，除了汽车前照灯外，LED全面进入了汽车照明和信号系统的应用中。在2000年则进一步的应用于尾灯、转向灯与刹车灯；到了2002年Audi（奥迪）A8率先将LED光源置于前置灯具内作为日行灯。在之后的许多国际车展上都可以看到LED作为前照灯光源的概念车。

在2004年的北京车展上，法国雷奥公司展示了用4只LED做成的高位刹车灯技术，还有用一个LED来实现所有尾部信号灯功能，包括停车灯、后小灯、转弯指示灯、雾灯和倒车指示灯等。这种LED技术适用于所有尾灯功能。而在福特汽车展台上，面向今后中国市场的福克斯（Focus）概念车前灯和后灯都采用了LED技术。有人预测，今后几年LED的发光功率和成本这两大瓶颈将得到突破。这样，不但汽车照明，甚至整个照明行业都会发生重大的变革。

美国通用汽车公司在2005年的SAE大会上展示了下一代凯迪拉克STS，该车上装有包括LED前照灯在内的所有LED外部照明装置。下一代的奥迪AllroadQuattro车型已在2005年底特律车展上展示，它包括配备所有近光灯、远光灯和日行灯的汽车前照灯，该前照灯带有动态光束调节和集成的日行灯及转向信号灯。

到2010年，绝大部分汽车尾灯照明都采用LED光源，包括倒车灯和牌照灯在内。在2000型凯迪拉克和S级奔驰车上，后灯（尾灯、刹车灯和转向灯）全部使用了LED。新奥迪A8轿车侧面转向灯、行车灯、刹车灯和转向灯等，也全部使用了LED。目前，国际上新款高档轿车，如凯迪拉克、宝马、丰田、奔驰和福特等，都装配了五彩缤纷的LED灯具。

目前，LED已应用到汽车内部和外部照明，尤其是在汽车内部照明，彩色LED的应用已经非常成熟，例如用于仪表盘、显示系统的背光照明、汽车阅读灯等，并在车内采用按需选色（Color-on-Demand）功能，让汽车制造商能够通过使用自己特有的识别色彩，与其他竞争者区别开来，或使用颜色区分不同系列的产品。

我国在“十一五”期间对LED汽车灯具进行了重点部署和研发，国家863计划“半导体照明工程”重大项目，“十一五”首批启动课题中就安排了“车用LED光源系统开发”、“轿车前照灯集成技术研究”和“大功率LED车灯研究及规模化应用”3个相关研发课题。目前，前两个课题都已顺利通过验收，一款基于奔腾B50车型的全LED前照灯样灯问世。奔腾B50全LED前照灯的研制成功标志着中国在LED前照灯领域已经取得了进步，缩短了与国际先进水平的差距，也标志着中国在汽车零部件领域自主创新方面取得了卓越的成果。随着第一只全LED前照灯的诞生，其产业化进程也将逐步缩短。

目前，大功率LED技术还不是很成熟，一般1W以上LED的发热量还是很大，一般要配铜或铝散热器。现在大瓦数的LED模组都是由多只小功率LED组合而成，现在主要有F3、F5、F10这几种LED组件来设计车灯，这几种LED组件又分为散光型和集光型，还有封装为5050、3528贴片的LED组件，5050封装是由3个芯片组成，发光效果很好。

在进行LED汽车灯具设计时，需要根据标准对光形的要求进行光学设计，包括对LED的亮度、光束分布、光束角等进行选择设计。LED虽然能够节能且体积小，但是其光束角窄、对LED的散热处理要求较高，所以LED用作汽车照明光源时，需对匀光进行处理。另外，就是对LED的散热处理，如果散热做得不好，不仅会影响LED的寿命，同时也会导致LED出现光衰减。基于这两点的限制，LED车灯一直没有得到很好的发展，仅在一些高端车上装配。

在汽车灯具中，相比于前照灯，信号灯的要求相对简单一些。但在设计中需要解决的是LED的匀光问题，即如何让LED的输出光均匀分布，以及解决好LED的散热问题。

随着全球汽车工业的不断发展，汽车的安全系统也得到了长足发展，而汽车灯具是汽车安全系统的重要组成部分，关系到车辆的行驶安全、人员安全。目前，汽车灯具已经由传统的钨丝灯、卤素灯逐步向LED灯过渡。LED车灯相对于传统车灯具有光效率高、无延迟、节能、长寿、低热、抗振、色纯度高等诸多优点，因此它势必会成为新能源汽车市场的主流灯具。

2.LED车灯

LED车灯是指采用LED为光源的车灯，因LED具有亮度高、颜色种类丰富、低功耗、寿命长等特点，LED被广泛应用于汽车照明领域。近年来，LED在汽车照明中得以广泛应用。与白炽灯相比，采用LED光源的汽车照明系统使用寿命更长，功耗更低，设计灵活性更高。这些特性使其非常适合于汽车内部的照明应用。此外，随着技术的不断进步，涌现出了成本更低、每瓦光输出更高的白光LED，使得LED更适用于汽车内部、外部的各种照明应用。

LED在汽车中的应用广泛，形形色色的汽车照明应用如图1-1所示。如可以设在车顶内饰中，也可以设在车门下部内饰中，将光聚焦在车内外的特定区域。LED还可以集成在门把手、钥匙孔、踏板、杯架附近，或作为后视镜上的转向闪灯。发光指示的形状可以非常简单，也可以十分精美，以满足精确照明，为人们提供便利和美观感。

图1-1 形形色色的汽车照明应用

目前，国内外均以传统钨丝灯、卤素灯的常规要求作为车灯灯具标准，并没有独立的LED车灯灯具的生产检验标准。所以目前LED车灯制造企业生产的车灯标准仍多是国标、SAE等标准，为使得LED车灯光源的配光，外形符合传统标准，LED光源必须设计成三维阵列，通过调整LED发光方向来达到配光目的，对汽车灯具设计而言是一种新技术。由于LED光源的单色性，不需加滤色片便可以直接选用不同波长的LED组件设计具有不同功能的转向灯、制动灯、倒车灯等。不加滤色片更能使光的透过率增加（使用透明聚碳酸酯或有机玻璃的滤光罩透光率达92%～95%），从而提高了光的利用率。

用于LED车灯的LED组件为满足传统配光标准的要求，角度的选用十分重要，正确的发光角度意味着可以使用正确数量的LED组件以达到经济实用的目的。由于LED侧向散光少，灯具的反射杯作用比用传统光源更不明显，故LED光源阵列的分布要分散，与传统光源恰恰相反，分散的目的也更能符合视觉习惯。散热设计是LED灯具设计工作中至关重要的部分，散热是否良好决定了灯具的使用寿命是否能达到设计值。

3.车用LED光源的优点

汽车应用的LED对LED的角度、色差、亮度、电气参数离散值、光衰、散热、防紫外线及可靠性等都有较高的要求。与传统车灯光源比较，LED光源具有如下优点：

1）寿命长，免维护。LED的使用寿命很长，统计数据表明，白炽灯的使用寿命为800～1000h，卤素灯的寿命为3000h，荧光灯为10000～20000h，LED灯的寿命可高达50000～100000h，是荧光灯的5～10倍，是白炽灯的50～100倍。LED的长寿命是由其内部结构和发光机理决定的。只要LED所加的电压、电流不超过额定值，LED中的载流子就会在外电压的驱使下不断地移动，从而不断地发光，不会产生老化或像白炽灯中那样出现钨丝烧断的现象。相对于白炽灯，LED的结构坚固，不容易受振动的影响，在使用过程中光输出亮度也不会明显下降。基于多个LED的照明方案还具备“冗余度”好处，即使一只LED出现故障，仍可以继续使用照明装置。因此，汽车采用LED灯具后，没有其他意外事故，在整个汽车使用期限内完全用不着维护和更换LED。

2）非常节能。LED车灯可直接把电能转化为光能，环保节能效果良好，而白炽灯只能把电能的12%～18%转化为光能。LED比同等亮度的白炽灯节能至少在一半以上。与标准的白炽灯相比，LED消耗每单位电能可以产生更多的光输出。但与卤素灯相比时，LED的实际光输出的优势并不明显。最新的LED具备出色的lm/W数值，但某些数值是在优化条件下取得的，并不是在最高输出条件下获得的。一般而言，当LED的电流增加时，光输出量并未呈线性增加。因此，即使LED在0.5A电流下输出xlm，它在1.0A电流下也不会输出2xlm。

汽车信号灯采用白炽灯光源和LED光源的能耗比较见表1-1。根据美国能源署（DOE）车用LED节能审估报告，若美国全国的小轿车都使用LED车灯，每年可节省燃料14亿加仑（美制1加仑=3.785升），而且载货卡车节省的燃料比小轿车多2倍。

表1-1 汽车信号灯采用白炽灯光源和LED光源的能耗比较

3）无须热启动时间，亮灯响应速度快。普通白炽灯的启动时间一般在100～300ms，而LED的响应时间极短，大约只有250µs。对于事关重要的汽车刹车灯来说，统计资料表明，假设车辆时速为125km/h，即35m/s时，反应迅速的LED可提早约8m距离发出刹车警告，从而使汽车追尾事故发生率降低5%。指示灯也是如此。LED的发光方式与白炽灯不同，LED只透过一个表面发光，这对前照灯与航图灯应用有好处。

4）显色性好，色彩鲜艳丰富，光线质量高，基本上无辐射，属于“绿色”光源。LED具有130%的色彩饱和度，全彩色，更清晰，灯光柔和。LED车灯具有光色选择性大、结构简单、耐振动和耐冲击、低热、环境适应性强等优点。LED体积小，设计灵活性大，可以随意变换灯具模式，适用于各种造型的汽车。

5）因LED具有冷光特性，使灯具不会因长期受热而变形，从而提高了整套灯具的寿命。

6）受电压变换的影响远远小于普通白炽灯，而且易于控制。

7）环境友好无污染。LED不含汞，寿命长，弃置废物也非常少，可大大降低二次污染。此外，使用LED照明大大减少了用电量，因而就大大地减少了CO₂的排放量，减轻了温室效应，从而也有利于保护环境。

表1-2给出了LED高位制动灯与白炽灯高位制动灯的比较。LED以其卓越的安全性、可靠性、环保性和节能性，成为汽车照明系统的新宠，给汽车车灯的升级和革命带来了契机。汽车厂商青睐LED的原因完全是由LED本身的优点所决定的。诸如外形尺寸小、功耗低和接通时间快速等优势开创了HB-LED被当今汽车照明广泛采用的局面。

表1-2 LED高位制动灯与白炽灯高位制动灯的比较

车用LED照明、信号灯具要得到大规模的应用，还存在不少障碍，主要表现在：

①与白炽灯相比，LED的成本居高不下，根据采用LED的数量、品质的不同，价格一般为同类白炽灯产品的几倍至十几倍不等。虽然大功率LED早已出现，但其成本也与其功率大小成正比，全球范围内车用LED生产成本的下降速度将是影响今后车用LED大规模应用的主要因素之一。

②由于终端消费者对车灯外观的要求越来越高，而随着LED在车灯中的应用，越来越多，LED出现问题的概率也越来越大，因此对LED产品性能可靠性的要求随之越来越高。

③随着车用LED市场规模的扩大，新加入的供应商势必越来越多，竞争加剧，而供应商的产品品质参差不齐，势必会影响市场声誉，从而影响最终消费需求。只要LED成本降至与白炽灯同一水准，除经济型轿车以外的轿车都将会大规模地应用LED。

4.LED在汽车照明中的应用

图1-2显示了现代汽车中LED照明系统的典型应用。在汽车内部，有几种采用各种类型LED的“标准内置”照明模块，有些是单个LED，而像导航面板背光照明等另一些应用则需要LED阵列。在外部照明方面，LED也得到了认可。现在超过40%的汽车中央高位刹车灯已采用了红色的LED。此外，奥迪A8采用大电流LED阵列（Luxeon）作为白天行车灯（DRL）。同时，更多中档汽车（甚至摩托车）都用了彩色LED阵列作为刹车灯、转向指示信号灯。

图1-2 现代汽车中LED照明系统的典型应用

白光LED的发光色谱接近于日光，这使得它发出的光被物体（诸如道路交通的指示标牌/线）反射的有效性要高于其他光源，从而能在较远的距离让司机尽早地发现而提高行车安全。路标几乎都采用被动辉光的反射方式，因为LED的光色近于日光，所以可以让司机在夜间像白天那样方便地发现并看清交通标志。

白光LED车灯的色温为5500～6000K，它比其他光源的颜色更白，因为HID灯的淡蓝光色温是4000K，卤素灯光为黄色3000K。所以在进行HID灯具的光学设计时，需把光谱中最蓝的部分推移至其射点光斑的边缘（因为这些区域是本车司机眼睛通常不去注意的地方，从而减少该色光对人眼的不适干扰）。

汽车信号灯主要指刹车灯、方向灯和尾灯，对其照度和颜色都有明确的规定。在20世纪80年代中期，LED开始进入到汽车产业。我国第一个LED车灯是桑塔纳2000型轿车的高位制动灯，它由上海汽车电子工程中心和上海小系车灯有限公司联合开发，并于2000年通过上海大众汽车公司认证而投产。迄今为止，LED在汽车上的应用除了仪表LCD面板背光照明外，最流行的当属中央高位刹车灯，目前已有80％以上的欧系和日系汽车安装了LED中央高位刹车灯。

前照灯是汽车在夜间行驶时照明前方道路的灯具，是保障汽车安全运行的重要部件之一。前照灯的照明距离越远，配旋光性越好，汽车行驶的安全性能也就越高。汽车前照灯发出远光和近光两种光束，其中远光在无对方来车的道路上，汽车以较高速度行驶。远光应保证在车前100m或更远的路面上得到明亮而均匀的照明。在全部车用LED灯具中，最难也是最后投入使用的就是汽车前照灯。

长期以来，汽车上使用的前照灯光源是以白炽灯、卤素灯或氙气灯（HID）作为主发光源，并参照汽车灯的光学、电学及形状为主要标准，这些标准也在近两年内由LED厂、汽车厂商及汽车协会的大力推广下逐步而缓慢地改变。

以白光LED光源来代替白炽灯的LED汽车前照灯，在设计上必须要参照传统前照灯的发光源标准来设计，但LED光源的特点属于模组式，因此对白光LED前照灯而言，则是一个全新的设计思路。其技术路线必须要应用白光LED光源的单色性，不加滤色片直接选用不同波长的多个高效LED组件，才能满足汽车前照灯具设计及加工的特殊性。(www.daowen.com)

传统的汽车前照灯的设计方式是以平滑拋物面所构成的反射效果，再搭配上花纹透明灯壳，将光源集中置于拋物面的焦距，以便形成平行光束，再经过小凸透镜形成雕塑光源。目前，两大主要汽车前照灯分为多重反射镜面车灯（Multi-Reflector，MR）与投射式汽车前照灯（ProjectionSystem）。虽然两种设计方式都能符合LED的发光原理及设计，不过LED是以面光源形式来发光的光源，其发光立体角只是传统光源的50%，因此光学设计必须再经过重新改良。这当中最关键的是汽车前照灯设计概念的改变，光束聚焦的工作不再靠透镜，而是由白光LED周围的反射面来负责，其反射面是轻质塑料表面涂装了非常光亮的铝层，曲面形状光学设计非常复杂，其表面可能是光滑面，或是格状、多面状的组合。这也是白光LED汽车前照灯在设计技术及照明艺术上的重大改变。此后，汽车的近光灯、远光灯、方向灯将可整合成一体的灯组，汽车前照灯到汽车尾灯的造型便能真正成为汽车造型的一部分，可以与车头、车尾的造型平滑无接缝地整合于一身。

LED组件主要有三项要求：LED必须具有高效、大功率、高可靠性（-40～125℃）；符合电学、光学参数稳定性、一致性的高要求，如同一批LED组件的阈值电压不一致性必须要小于0.1V；LED组件在点亮后，其使用寿命必须超过1000h，发光强度衰减值要小于20%。

自2003年以来，有15家以上的汽车制造厂在相关车展上展出了采用LED前照灯的概念车。在北美一次国际车展上登场的福特概念车则采用了LED前照灯。2007款林肯Aviator等车型同样采用全新的照明系统，其中包括LED前照灯。Lexus公司在2007年推出一款2008LSGoohL混合动力豪华汽车，其前照灯采用了LED设计。日本丰田公司于2007年在凌志600H车型上开始安装LED前照灯，德国大众公司于2008年在奥迪R8车型上安装LED前照灯。从目前的情况来看，LED前照灯还处在研发阶段，预计在10年之内将会在普通轿车上比较普遍地的被采用。

LED这种新光源对于汽车前照灯的形状和排列有着较大的灵活性。利用LED体积小这一优势，可以大幅缩小前照灯整组灯具的体积，让出一些宝贵的空间给其他相关装置。现有的卤钨灯或HID灯灯具总长约30cm，而许多概念车上的LED前照灯只有12.5cm，而且可以在造型上突破传统灯具的圆形设计。由于LED采用模块化设计，从造型上看，前照灯设计给人们以全新的视觉冲击。使用LED作为前照灯，不仅颜色识别性比卤钨灯等传统灯高，而且由于传统灯只有一个光源，难以扩大照明区域，而LED灯具有多个光源，由此可使照明区域广度扩大。

对于迎面驶来的会车司机而言，在车辆越过该边际区域时蓝光会引起对方眩目而影响会车安全。在防眩目干扰方面，LED前照灯拥有潜在的优势：既能保护本车司机的视觉舒适，也不会引起邻车、会车司机的视障，如丰田凌志车的前照灯的近/远程光采用了不同的光源（LED、卤素灯）。

LED汽车前照灯的另一大优势是欧盟已通过并将于2012年生效的DRL（日行灯）法规，它与加拿大的推荐式规定（允许白天用近光灯作为DRL）不同，欧盟法规是强制在白天使用前照灯。只要车辆处在行驶之中，就必须开前照灯，这使得LED光源的低能耗、长寿命的优势更明显。

LED在汽车低照度照明系统中的应用主要是仪表板背光照明、操作开关、阅读灯、示宽灯、牌照灯等，这是汽车制造商最早将LED应用于汽车照明和信号领域的应用，同时也是目前LED在汽车中应用得最多的部分。汽车内部的显示照明，如仪表盘，过去主要采用白炽灯或CCFL（Cold Cathode Fluorescent Lamp，冷阴极荧光灯管）作为背光源。随着LED技术的不断进步，LED已经取代传统光源组合到背光照明中。从仪表盘到整个娱乐、导航、行程计算及信息中心控制显示等，LED几乎无处不在。LED用于背光照明主要有以下三种方式：

1）将LED直接安装在LCD（液晶屏）散射膜的后面，可使用许多封装的LED，也可采用未封装的管芯。

2）将LED发出的光导入光纤束中，在光纤束的散射膜后面构成一个平坦的薄片，可以不同的方式将光从薄片中取出作为LCD的背光照明。

3）用一个透明或半透明的矩形塑料块作为导光体，将LED直接安装在LCD散射膜后面，塑料块的后表面涂有白色反光材料，LED光从塑料块的一个侧边射入，其余侧边为白色反光材料。

当多个LED一同用于汽车仪表盘照明或娱乐系统控制时，颜色和亮度的一致性就显得特别重要，被照区域的亮度需要均匀一致，不应有任何阴影。

5.LED光源应用于前照灯需要解决的问题

前照灯是汽车在夜间行驶时照亮前方道路的灯具，是保障汽车安全行驶的重要部件之一。前照灯的照明距离越远，配光性越好，汽车行驶的安全性能也就越高。近几年来，随着照明光源技术的进步，汽车前照灯经历了一个从白炽灯到卤素灯再到HID灯的发展过程，然而，这些传统光源均属于真空或充气的玻壳灯具，在亮度、寿命、体积、发热度、色温调整与坚固性等方面均存在着致命的弱点。LED汽车前照灯就是配置LED光源的一种前照灯，与传统的汽车前照灯相比，具有寿命长、节能、光质好、结构简单、响应快（ns级）、电压低、体积小等优点，其已成为国内外争相开发的热点。

图1-3 沃尔沃XC60和奔驰F700概念车前照灯

目前，LED前照灯都是用在一些车展上的概念车上。沃尔沃XC60和奔驰F700概念车前照灯如图1-3所示。LED要在汽车前照灯中取代传统光源，并非是一件容易的事情，需要解决以下几方面的问题：

1）亮度输出。前照灯的亮度要求是：近灯900lm，远灯1100lm，整体为2000lm，约是Lumileds公司的40只1W的LED在25℃时的总光源输出。这类LED当环境温度升至50℃时，效率会降至80%。为提高功率，需要更多数量的LED，这不仅会引起成本增加，而且会使LED的故障率增加。

2）散热问题。传统光源产生的热虽然远远高于LED，但不会因高温而降低其光输出。然而，LED光输出却会因LED的结温升高而下降。因此，散热问题在LED前照灯设计中至关重要。为防止LED过热而烧毁，需要为其加装散热片。由于前照灯需用很多个LED，加设散热片后体积会过于庞大，难以纳入灯具中。

即使较小的热量也要集中到LED芯片上去传导和发散，因为装置的热容量小也会引起LED温度的骤升。LED的工作温度必须保持在150℃以下。对LED散热问题的一种解决方案是：在一个灯具中使用数目较多的LED发光元件，让单元件的发热量较小，再把它们布置在较大的空间内使其易于散热。凯迪拉克（EscaladePlatinum）的前照灯由7只LED构成，其中5只用于近程光束，另两只则作为远程光源。它们都带有各自的主动式散热装置（冷却风扇）。

在热管理方案选择上侧重依靠虚拟仿真手段来评估优化，而在模拟工具（仿真软件包）的选用上则必须通过足够实验数据的考证。对热管理问题的挑战不仅来自于热传导，可借助于“热池”装置把LED元件所生成的热量取出来，而且还要解决通风问题，让热量从灯具装置里散发出去。若仅靠自然通风显然是不够的，所以可能需要给灯具加上内置散热装置。

3）光学设计，利用LED作为光源设计灯具，需要将传统的柱光源变为面光源。为得到需要的流明输出，LED需要较大的封装面积，致使光学设计难度增大。在目前的一些概念车上，都以模块化设计取代现有的单一灯室设计，利用多组光源来达到传统灯具的照明水平，从而减小了光学设计难度，并增加了车体造型设计感。LED汽车灯具的配光设计应充分利用各单个LED光源的光通量，提高整个LED汽车灯光的利用率。

①进行LED光源的三维阵列设计，根据标准对配光的要求，建立光学数学模型并验证。

②进行配光镜花纹或是反光镜曲面设计，应用自主开发的配光软件来模拟计算验证光形、光的分布以达到最为合理有效的设计。

③光电元件的选用和模块的设计，根据LED汽车灯具应具有的高稳定性、长寿命且适用于各种恶劣环境的要求，选用高性能的LED光源。采用恒流电源、高散热性的设计，将灯具温度控制在50℃以下，以保证光效能。

④灯体、灯镜采用优质的PC材料，以适应各种恶劣环境而不变形。

⑤线路板总成焊接。线路板采用耐高温环氧玻璃纤维板，将电阻、LED、二极管、导线、稳压源等元器件按设计电路焊接在线路板上。采用先进的无铅波峰焊机，用环氧树脂灌封。

⑥灯镜注塑。灯镜内表面采用小曲面条纹设计，增加其配光性能指标并使外表美观。LED灯具的灯镜比普通灯具的灯镜对注塑成形工艺要求更严，否则将导致粘模、欠注、变形、各小曲面条纹不一致而影响配光性能。

⑦超声波焊接。超声波焊接对LED及电阻等敏感元器件有很大的影响，特别是对LED的影响最大，并有季节性之分。超声波焊接有两大作用，一是灯体与灯镜的组装焊接，二是密封。因此，必须严格控制好超声波机的发波频率及发波时间，并控制好模具的材质、形状及尺寸。

⑧使用具有特殊要求的生产环境，如防静电、防尘、防潮等，以防止击穿LED。

汽车前照灯使用的LED种类和技术特性，与手持式等消费设备所使用的白光LED类似，不过，对LED发光角度、色差、亮度、阈值电压、电流等光学、电学性能的一致性和可靠性要求更高。

目前，LED在车外的主要应用是在制动灯、前方转向灯、后方转向灯、左右两侧转向灯、后方雾灯和倒车灯等灯具上，而前照灯还处在研究开发阶段，虽然有部分先进厂商已有展出汽车前照灯样品，但还没有达到商业化批量生产的程度，其主要原因包括单个白光LED组件的亮度不足，而前照灯所使用的LED尚有易衰减、价格过高等问题。

以目前LED产业的发展速度，预计到2014年LED可以接近传统光源的水平，对汽车前照灯来说，光源所占成本的比例很低，以LED和传统光源制成的汽车前照灯在达到同样光照度的情况下，两者的整体成本相差不会超过10%，这也是业内可以接受的幅度。目前，LED前照灯的成本比HID前照灯还要高30%～100%，这是主流车型无法接受的。

LED除了要提高发光效率，降低成本之外，还要解决散热问题，光纤分布式照明是解决散热问题的最佳途径，如果光纤分布式照明达到成熟阶段，那么LED前照灯可以放在温度最低的后备箱内，而不是温度最高的发动机附近。那么将完美解决散热问题。只需要在后备箱中设置一个LED模组，用光纤将光传递到各个需要照明的地方，可以大大简化汽车照明的设计与体积。而目前最常见的热管和风扇散热，也可以基本解决问题，只是增加了不少成本，加大了设计复杂程度。

在2008～2010年间，汽车LED前照灯一直发展得比较缓慢，预计在2014年可能开始加速。其他主要应用是高位刹车灯、车内照明灯，示宽灯、转向灯和仪表板照明灯。未来高位刹车灯将100%LED化（2008年是50%），转向灯预计在2015年可以达到50%LED化（2008年是10%），示宽灯可以达到30%LED化（2008年是5%）。尽管市场空间大，但是价格竞争激烈，并且价格下降空降也很大，因此市场规模成长力度不大。2008～2015年全球前照灯市场规模见表1-3。

表1-3 2008～2015年全球前照灯市场规模

目前，车用LED规模约占12%，随着LED技术的成熟，车用LED的市场份额必然会进一步加大。甚至在几年前已将LED光源设置在车内作为照明用，一步步开创了LED作为车内外照明用的想象空间。小尺寸、低功耗和快速接通时间等优点，使HB-LED在今天的汽车中得到了更加广泛的应用。LED光源在汽车照明领域的应用将保持持续增长的趋势，虽然LED在汽车信号、背光源、照明等三大应用市场上仍处于开发、认证阶段，但随着产业化速度加快，预计LED在汽车信号、背光源、照明等三大领域都将有大量的应用。

随着中国经济的发展，汽车产业在近几年飞速的发展，其配套产品汽车灯的需求量必将同步上升。虽然前几年，LED车灯市场扩展很慢，预计近两年内会有较快的发展，被称为第四代汽车灯具的LED车灯除一次性投入较高外，具有质量好、品位高等白炽灯无法比拟的优点。目前，众多汽车制造商已设计制造出优美的车灯款式。LED车灯具有无延迟、节能、长寿、低热、抗振、色纯度高等诸多优点，已成为汽车钨丝灯、卤素灯的必然取代产品。LED在汽车照明市场的快速增长源于如下几个因素：

①LED的发光效率比白炽灯高10倍多，几乎是荧光灯效率的两倍，其中包括冷阴极荧光灯（CCFL），因此减少了提供一定量光输出（以流明为单位）所需的电功率以及所产生的热量。随着LED的进一步开发，其用电功率产生流明的效率还会持续提高。

②LED光源不含有毒的水银蒸气，满足绿色环保的要求。

③大约每用1000h，白炽灯就需要更换，荧光灯的持续使用时间达到10000h，相比之下，LED的寿命超过100000h。对于嵌入到汽车内部的仪表、导航、信息娱乐系统显示屏的背光照明而言，在汽车的寿命期内不需要更换。

④LED比其他照明光源体积小和扁平，因此采用LED背光的LCD显示屏可以非常薄，因此在汽车内部所需空间小。此外，通过采用红、绿和蓝光LED配置，可以提供无限多种色彩。LED还能够以比人眼能检测到的速度快得多的速度调光和接通/断开，从而显著改进了LCD显示屏的背光照明，同时实现了极高的对比度和分辨率。

⑤高性能LED驱动器IC可提供宽调光比，由于汽车内部的环境照明条件变化范围很大，包括从直接日光照明到完全黑暗之间的每一种变化，因此LED背光照明系统必须能够提供非常大的调光比，一般高达30000:1。采用合适的LED驱动器IC，这种大的调光比相对容易实现，而用CCFL背光照明则不可能。

汽车LED照明系统设计所面临的最大挑战之一是如何优化新一代LED的所有优势。由于LED^一般需要一个准确和高效率的DC电流源和一种调光方法，因此LED驱动器IC的设计必须在各种各样的条件下满足这些要求。电源解决方案必须是高效率、功能可靠、紧凑且经济实惠的。可以说，对于LED驱动来说，必须面对严酷的汽车电气环境，必须补偿变化范围很大的环境照明条件，必须放在非常受限的空间中，与此同时，要保持具有吸引力的成本结构。

在未来十年的汽车市场竞争中，将是汽车电子产品的竞争。据预测，汽车电子产品的成本将占汽车价格的45％以上，而新的智能化的LED照明是最耀眼的汽车电子产品。专家预测：在未来5年汽车LED灯具将形成10亿元产值。

6.国内LED车灯发展瓶颈

国内车用LED市场的发展，存在以下3个方面的主要瓶颈：

1）生产成本过高。LED芯片生产技术难度大，门槛高，在提高结晶、湿度、温度的过程中，粉尘控制是非常严格的，最初需要投入巨资建设工厂。目前，我国（大陆）的LED芯片需要大量进口是成本高的主要原因。

2）因国内自主品牌的轿车和卡车主要在中低档，对LED的需求非常有限。而国外品牌车型占据了国内市场的主要份额，其对LED供应商的选择和认证非常苛刻，国内LED企业很难进入他们的供应链。然而，随着拥有自主知识产权的民营轿车企业的发展，汽车灯更新快，竞争压力迫使合资企业采用LED车灯作为卖点而导致采购意向降低，为国内LED企业提供一个发展机遇。

3）国内汽车用LED芯片的生产受专利技术的制约难以突破，因国外对LED芯片生产设备的技术壁垒设置非常严格。目前，我国自主汽车品牌比亚迪已全面涉足LED产业链，从上游的LED外延片到中游的封装，以及下游的照明应用，充分发挥了比亚迪一贯的产业垂直整合优势。目前，比亚迪LED研发团队已超过400人，而比亚迪电力研究院、中央研究院、工程研究院、光电子研究院为产品设计提供了技术支持，涉及LED的光学测试、热学测试、电源设计等方面。

尽管我国的LED灯具还存在一些问题需要解决，但LED体积小、耐振动、节能、长寿命等优势使其应用领域将十分广泛。目前，国内LED在汽车上的应用才刚刚起步，作为汽车大国，其消费潜力是十分巨大的。因此，需要上下游企业积极配合，致力于汽车产业链融合以及技术研发，共同打造国内LED行业的美好前景。