国内LED车灯发展情况权威分析
汽车灯具从最原始的蜡烛灯,发展到普遍使用的白炽灯,近年来又出现了新型HID灯以及LED灯。自从奥迪家族第一款加装LED前灯的车型R8曝光以来,国际上高档轿车生产商如奔驰、宝马、丰田、福特等纷纷推出配有五彩缤纷的LED灯具的新款式轿车以吸引顾客,尤其是日本汽车对LED的应用已相当广泛。它被称为一生不需要更换灯泡的汽车灯,是国际上汽车电子化中最耀眼的产品之一。
LED车灯的特点与分类
LED车灯的优势主要有以下七点：一、单色性好、色彩鲜艳丰富。颜色饱和度达到130%全彩色,使灯光更加清晰柔和。二、寿命长、抗震性好。LED是半导体元件,与白炽灯不同,没有玻璃、钨丝等易损可动部件,故障极低,可以免维修。三、点亮无延迟,响应时间快。LED的启动时间仅为几十纳秒,启动时间较白炽灯泡大大缩短,这样便给司机留下了更多的反应时间。四、高效率、低能耗。LED光源不需要滤色就能直接产生汽车灯具需要的红色、琥珀色等颜色,无损耗,电能利用率高达80%以上。五、体积小、重量轻。利用其特点可设计又薄、又轻、又紧凑的各种式样的灯具,给汽车造型设计提供空间。六、绿色照明光源。LED光谱中单色性好,没有多余红外、紫外等光谱,不含汞有害物质,热量、辐射很少。七、单个LED的光通量小。目前单个LED的光通量研究水平可达120lm/W,产品水平≤60lm/W,而且大功率的LED往往要增加尺寸很大的散热器,所以LED光源一般采用LED阵列设计方法。
国内LED车灯应用现状
国内第一只LED汽车灯具是1999年由上海汽车电子工程中心与上海小糸车灯有限公司联合开发并通过上海大众汽车公司认证的桑塔纳高位制动车灯。此后,LED车灯发展很慢,2002年我国加入WTO,2003年汽车产量出现井喷式增长,世界各大汽车公司纷纷在华设厂,我国奇瑞、吉利等具有自主产权民营企业迅速崛起,汽车市场拉动了我国LED车灯的发展。2003年我们成功推出除前照大灯以外全套LED车灯的别克君威概念车。2004年下半年我国汽车高增长速度下降,汽车市场竞争空前激烈,新款式、新车型不断推出,加速了新型LED车灯的开发。上海汽车电子工程中心与上海小糸车灯公司在2004年启动了25项LED车灯的开发,2005年超过30项。其中特别重要的是丰田、通用和奇瑞等汽车整车制造公司提出4个车型7种LED信号灯具的需求,这显示了LED在汽车上应用已突破了高位制动小灯范围,标志着我国LED信号汽车灯具进入了一个新阶段。
福美来2代上市的时候,LED转向/倒车灯也成为该款车极大的亮点。上海小糸车灯有限公司电子技术部科长蒋淳介绍：“侧转向灯、高位刹车灯、刹车灯、尾灯已经在国内中高档轿车上得到较多的应用。在LED车灯领域,小糸公司主要集中于组合后灯、后视镜侧转向灯、高位刹车灯领域,已经为凯迪拉克系列、别克荣御、丰田MARKX等成功开发出LED后灯产品；现在正逐渐将LED应用于车内照明等方面。”
国内LED车灯发展瓶颈
在车用LED领域,国内目前还没有企业专门生产,只有为数不多的几个光电产业基地在做这方面的研发。
国内车用LED市场发展瓶颈主要来自以下三个方面：
首先,LED车灯的制作成本过高。LED芯片生产技术难度大、门槛高,养晶过程的温度、湿度、供电、除尘要求十分严格,初期需要投入巨资兴建工业园式的工厂。目前LED芯片的主要产地为中国台湾,占有LED市场的47%,而在中国大陆的LED厂多仅为树脂封装加工,芯片需要大量进口,是造成成本高的主要原因。其实,LED车灯成本高并不是主要问题,质量与批量问题解决后价格自然会下来,但也不可指望LED下降到与白炽灯价格一致。不过,我们相信LED车灯的价格不会成为它发展的障碍,LED车灯将会像当初昂贵的白炽灯取代蜡烛灯一样替代白炽车灯。
其次,由于我国轿车自主品牌少,并主要以中低档车为主,对LED的需求量非常有限。而占据国内轿车主要市场份额的国外品牌车型,其对LED供应商的选择和认证非常苛刻,国内LED企业很难进入其供应链中。但随着具有自主知识产权的民企轿车的崛起,每年要推出一二十款甚至更多的新车型,由于汽车灯具更新较快,合资企业迫于竞争压力,采用LED灯作为市场卖点以及本地化采购LED以降低成本的意向逐步加大,这对于国内LED企业来说会是一个发展机遇。
再次,国产LED以中低档LED产品为主,很难达到车用LED标准。海拉汽车灯具研发中心长春有限公司技术部工程师金荣皓表示,唯有在产品专利技术上有所突破,才有可能在LED相关应用市场上占有一席之地,目前国内企业很难采购到国外车用LED的生产线设备,其中最主要是芯片生产设备买不到,国外设置的技术壁垒严密。
国内LED车灯发展前景
目前我国有购车能力的家庭为2000万户,我国有可能成为全球第三大汽车市场,占全球份额的6%,仅次于美国和日本。而到2025年,我国汽车市场的规模将达到目前美国汽车市场的规模。2002年,我国汽车产销量为325万辆,2003年销量达到430万辆,2004年销量达到515万辆,中国成为当今世界汽车销售增长最快的地区。
在未来十多年里,汽车市场的竞争,就其本质而言,就是汽车电子化的竞争。据预测,汽车电子产品占整车成本的价格将超过45%。而新型、智能化的LED灯具是国际上汽车电子化中最耀眼的产品之一。专家预测：在未来5年内我国LED车灯将会快速发展,近几年内会形成年产10亿元的产值,5年内会形成每年30亿元的产值。
从LED车灯技术发展现状与趋势来讲,我国LED高位制动灯将进一步普及,价格稳步下降,LED后制动灯、转向灯和雾灯开始商品化,LED汽车灯具向个性化和艺术化方向发展,同时LED智能控制系统也将快速发展。
车灯演变史
汽车灯具的演变随着汽车光源的更迭而发生,大体上经过如下四个阶段：
第一代汽车光源是由燃料(蜡烛、煤油或乙炔)直接燃烧发光,它能满足早期车灯的要求,但存在发光效率很低、光强弱、性能不稳定、操作复杂等明显缺点。
第二代汽车光源是白炽灯。1879年爱迪生发明白炽灯,1913年美国首先将白炽灯技术应用在凯迪拉克汽车前照灯上,汽车灯具发生了革命性的变化,从此汽车照明进入了电气时代。接着,先后出现汽车反光镜、启动机、发电机和蓄电池等新技术,1925年开始汽车真正进入白炽灯汽车灯具时代。20世纪50年代又出现卤钨灯,它很快成为汽车强光源的主要灯泡。
第三代汽车光源是气体放电灯(HID)。它具有高发光效率、高亮度和高可靠性等优点,将替代白炽灯、卤钨灯成为新型的汽车前照灯的光源。
第四代汽车光源是半导体发光二极管(LED)。LED是半导体PN结二极管,当一个正向偏压施加于PN结两端时,使PN结系统受到激发,载流子由低能态跃迁到高能态,当处于高能态的不稳定载流子回到低能态复合时,根据能量守恒原理,多余的能量将以光子形式释放,它就是LED电致发光原理。