将LED完善地应用在汽车头灯上设计方案

将LED完善地应用在汽车头灯上设计方案

       汽车上的灯光系统不但让驾驶者能实际了解汽车的状况，更提供了安全驾驶过程中，所必须兼具的条件。而新一代的光源-LED，这对许多消费者来说一点也不陌生，甚至已进一步扩大应用于汽车上，并根据各个应用面对于效能的不同需求，选择适宜的LED产品。基本上，由于LED与传统的光源除了在外型上的差异之外，光形与效能输出也有很大的差异，因此，要将LED完善地应用在汽车头灯上，包括光学设计与散热设计等，将与传统汽车灯具的设计概念有所不同。一旦汽车能与LED成功地进行整合，并克服技术门坎之际，将可为汽车设计开创出崭新的设计原理。

　　汽车上的灯光控制系统

　　从周遭的汽车上，可以看到LED已经广泛地应用到汽车上，包括：转向指示灯源、显示或者是车内相关照明，如汽车显示仪表板、车顶照明灯，到车外的尾灯、前后指示灯、倒车灯、第三刹车灯等，或多或少都能见到LED在汽车灯源的相关应用。从系统的角度来说，汽车上的灯光控制是汽车主体控制架构中的一个子系统，主要包括：车门控制与仪表板显示系统，而基本架构则是收集车上各个开关的状态量，并进一步视其状态来对车上灯源进行驱动，并负载所需动作的电能。

　　由此可见，汽车主体控制系统控制必须是依照不同功率需求的灯源进行设计。换个角度，从LED在汽车上的应用来看，虽然LED在第三刹车灯的应用，到汽车尾灯、转向灯到刹车灯，甚是在几年前已将LED光源设置在车内作为照明之用，一步步开创了LED作为车内外照明之用的想象空间。

　　不同的应用需求下　必须有不同的LED封装技术

　　不同的LED组件有着不同的应用途径及环境范围，因此封装方式也有其差异，倘若LED的芯片及封装技术能够进一步提升，产品亮度更可提高一倍。当随着应用层次的不同，汽车中心厂必须要选择不同LED光源与封装技术，才能面对车上各个不同的环境要求。一般来说，LED在汽车工业方面的应用，乃是根据亮度的差异，将其简单归类为，指示灯号用、投射光源用与照明光源等三种不同类型的需求列示如下：

　　o指示灯号的应用-由于此范围所使用的LED光源流明值需求不高，其消耗功率也较低(约为70~200mW)，所生成的热源对封装体的影响较小，所以许多厂商在设计封装时，往往会忽视掉热源可能会导致的后果，因此，大部分是采用树脂类的材料直接将LED整个包覆起来，再进行封装的动作，也因为树脂类的材料对于热的传导系数较低(W/mK)，容易产生散热不佳的情况，使得LED组件与散热系统之间的接口热阻系数，会因此而提高。

　　o车内照明光源应用-除了上述所应用车内指示灯源之外，还可用于亮度要求较高的车内照明、雾灯与前后方向指示灯。因为亮度需求提高，其封装功率也必须相对提升。不过，如此一来，LED很容易就会因为功率增加而影响到色彩衰减问题，因而不得不将散热问题纳入考虑的重点。在封装设计上，除了可以使用树脂类的材料封装外，还可以设计一金属块能在第一时间便将LED所产生的热源导出，以便维持LED的发光效率与热阻问题。

　　o汽车投射灯源应用-这是目前在LED在汽车应用上封装亮度要求最高的一样，以前照明系统为主，包含了雾灯、近灯、远灯，单个体的封装必须达到4W以上，而热阻则必须小于5K/W，才能在高温的环境下，正常维持LED主体的散热能力，保持LED光源的输出效率在规定范围内。

　　不同的应用层面　对于亮度需求也有所不同

　　基本上，以流明亮度的需求来看，一般在汽车内部所使用的照明设备大约需要80流明的亮度，大多采用表面黏着型(Surface Mount Technology;SMT)的封装方式，单体封装约为2流明输出之多，其发光效率则可以达到15~20lm/W之间。其次，车用的第三刹车光源则约略需要30流明的亮度，一般采用直径5mm的炮弹型(Lamp)封装技术，藉以加强设计光照角度及强度，再透过树脂透镜安装在发光组件上，而达到对光的调节，其单体封装亮度约4流明，发光效率则可达20~40lm/W。至于，汽车尾灯对于亮度的要求，约在300~500流明之间，一般采用1W的SMT封装技术，单体封装亮度约10~20流明，效率可达15~40lm/W。

　　以上是安装在汽车上实际作为车体的光源量测数据，而目前LED厂与车厂正积极合作，试着将LED导入前照系统(头灯、雾灯)中，其中车厂对于头灯的亮度需求约2,000流明的白光，LED厂目前则应用高瓦数的SMT LED封装架构，每单体封装可输出100~200流明，效率预期提高至50~100lm/W，目前使用于车上的灯源可区分为白炽灯泡、卤素灯泡、气体放电式灯泡与LED光源。