不僅僅是漂亮!全面解讀LED大燈技術
LED的優點和歷史
都說眼睛是心靈的窗戶。對于汽車來說,有一對漂亮的大燈,就像有一雙漂亮的眼睛一樣。LED大燈的出現就像是在大燈上附加了“化妝品隱形眼鏡”,直接將“眼睛”的魅力指數提升了一個等級,功能也是日新月異。我覺得是時候好好看看LED大燈了。
它是發光二極管的縮寫,它有一個非常流行的中文名字——發光二極管。如今,它們經常作為燈箱、招牌和各種電器的指示燈和背光燈出現,也是汽車尾燈、高位剎車燈和日間行車燈的重要組成部分。
LED大燈有哪些優點?
既然說LED,那就先說說為什么現在這么熱。眾所周知,汽車上的大燈主要不超過兩種:鹵素大燈和HID氙氣大燈。新興的LED大燈與這兩種主流大燈相比有什么優勢?
對于汽車來說,LED光源具有以下優點:
1.節能低成本:LED發光效率高,幾乎是熒光燈的兩倍。如果以我們日常使用的節能燈為類比,節能燈比白熾燈節能4/5,而LED比節能燈節能1/4。在汽車上,同樣的日間行車燈,LED組件的能耗只有鹵素燈的1/20。LED元器件的成本也在逐年大幅降低,成本和價格仍在以每年20%以上的速度下降。
2.使用壽命長:目前汽車使用的LED組件基本可以達到5萬小時的水平,而知名的汽車照明供應商已經能夠提供10萬小時使用壽命的LED組件,相當于11年。相比之下,氙燈的壽命只有3000小時左右。
3.耐用性好:LED組件結構簡單,抗沖擊、抗沖擊性能優異,不易破碎,能很好地適應各種環境。
4.LED組件小巧緊湊,便于布局和造型設計:這是LED的巨大優勢,充分迎合了汽車廠商在設計上的進化要求,打破了過去照明系統對造型創新的束縛,讓我們擁有更具創意的汽車產品。
“LED豐富了大燈的造型和線條,使其在夜間更具辨識度”
5.響應速度快:LED照明只需要微秒級,可用于尾燈和轉向燈快速點亮,達到更好的警示效果。與氙氣燈和鹵素大燈相比,LED照明的響應速度更快,對行車安全的保障更好。
6.亮度衰減低:LED亮度高,光亮度衰減遠低于鹵素燈。適用于照明、剎車燈、轉向燈等警示燈。
7.可采用低壓直流驅動,負載小,干擾弱,對使用環境要求低,適應性好。與氙燈不同,需要一個升壓裝置。
●為什么LED大燈來得這么晚?
光數一數,電燈已經存在了150多年,LED在各個方面都是新奇的。其實LED的起源可以追溯到100多年前的1907年。那一年,從事無線電行業的亨利·約瑟夫·輪在碳化硅晶體上施加一定的電壓后,在陰極上觀察到一種暗淡的黃光,應該算是發光二極管的鼻祖。
實用LED直到50多年前才被發明出來,所以60年代的這個時間節點被很多人認為是LED真正的起點。隨著技術的不斷發展,led的顏色也在從最早的紅光、橙色、黃色、綠色慢慢擴展。早期的led主要用于各種儀器的光源和各種設備的指示燈,后來隨著顏色的增加,開始應用于紅綠燈、大顯示屏和車燈等。
以前LED不能發出大燈照明所需的“白光”,因為可見光譜中沒有“白光”,它不是單色光,而是由各種單色光組成的復合光。人眼看到的白光需要兩種波長的藍光+黃光或者三種波長的藍光+綠光+紅光的混合。由于兩種方法都需要藍光,藍色LED成為發展白光LED的重要技術節點。
直到上世紀(查成交價|參配|優惠政策)末,隨著超高亮度藍色LED的成功研制,白色LED的發展才分階段取得了真正的進展。白色LED色溫接近太陽光,照明效果更自然,更接近人眼白天看到的顏色。也是從這個時候開始,LED正式加入照明領域。
從LED合成白光的方法就是前面提到的兩種方法。目前普遍采用藍色LED芯片+黃色熒光粉或黃色熒光粉濾光片制作白光LED。現在,它廣泛應用于日間行車燈和用作前照燈的白光發光二極管,它們都使用相同的原理。白色LED的出現也可以載入液晶顯示器的發展史,為提高液晶顯示器的色彩性能,促進液晶顯示器的普及做出了巨大的貢獻。
你一定注意到了,很多車其實在很小的時候就使用了LED尾燈,但是LED大燈只是近幾年才流行起來。其中一個原因就是上面提到的LED不能產生白光。另一個問題是LED的亮度和成本。LED正式商業化以來,亮度提升了近100倍,而價格下降了數百倍。成本的降低和亮度的提高使得LED終于具備了加入汽車大燈的條件。第三個原因是北美、歐洲等發達國家之前沒有關于LED大燈在汽車照明中使用的相關標準,2021年后SAE、ECE相繼發布相關標準。
LED大燈開路者
● LED大燈:兩個“第一”
LED大燈應該算是汽車發展史上的一個里程碑,刻在里程碑上的名字無疑應該屬于LED大燈首次應用的“1號”。第一款正式配備LED大燈的車型是2021年亮相的雷克薩斯LS(查成交價|參配|優惠政策)600h/LS600hL車型。其大燈是量產車型中使用的第一款LED大燈,也是LED大燈的第一款商用產品。這款大燈來自日本汽車照明系統供應商KOITO。不過這款大燈并不是100% LED大燈,只是近光和輔助照明使用的是白色LED,這也是為什么還有另一個“第一名”座椅的原因。
另一款“第一名”座椅屬于奧迪R8(查成交價|參配|優惠政策),2021年底上市,搭載5.2升V10發動機,全球首款商用全LED大燈。其遠近燈、轉向燈、日間行車燈的照明功能均采用LED組件。這款大燈于2021年問世,是比小樽更晚的產品,由Magneti Marelli的子公司Automotive Lighting設計開發。
上面的實拍顯示了2010年的國產R8 5.2 FSI quattro,也配備了全LED大燈。
繼KOITO和汽車照明之后,HELLA HELLA和法雷奧也很快加入了LED大燈的陣營。說到這里,海拉海拉其實應該出現在LED的里程碑上,就在奧迪R8 V10版本發布的同一年。海拉為美國版的凱雷德白金2008提供了全發光二極管大燈。他們在2021年開發了這種大燈。根據該車的上市時間來看,2021年夏天發布的凱雷德鉑金版可以早于奧迪R8的V10版本。此外,當時首次亮相的第四代奧迪A8(查成交價|參配|優惠政策)的全發光二極管大燈也是海拉海拉的杰作。
●解讀LED大燈結構
LED大燈的結構與目前傳統大燈基本相同,通過反射或透鏡結構聚光。不同的是LED大燈往往由多個LED元件組成,需要一個控制模塊來控制整個系統。
同時,LED元件對溫度變化敏感。如果結溫較高,LED的發光性能會降低,因此LED大燈對散熱的要求較高,需要良好的散熱設計來保證LED元件的溫度穩定性。正因為如此,我們可以看到在LED大燈的背后,那些LED組件的背后都有散熱器甚至風扇,這是目前普通鹵素大燈和氙氣燈所沒有的。
LED大燈盤點:奧迪/寶馬
●解讀主流LED大燈庫存
◆奧迪:LED大燈代言品牌
說到LED大燈,大多數人肯定會想到奧迪品牌。對于奧迪來說,LED大燈已經成為其設計標志的一部分。從R8和A8到A3,目前奧迪使用LED大燈的車型陣營最大。說起奧迪,就跟提到LED大燈的代言人一樣。
奧迪A8和A6車型上的幾款全LED大燈,大部分都采用了和之前的凱雷德一樣的多鏡頭結構。我相信這與他們來自同一個供應商——海拉海拉不無關系,LED組件往往是按幾十個來計數的。然而,無一例外,他們的遠光燈都使用反射結構。
“左:奧迪A8右:奧迪A6L(查成交價|參配|優惠政策)它們的近光燈由幾個獨立的LED鏡頭單元組成”
由多個LED單元組成的燈座幾乎不可能像氙燈的二維透鏡燈座那樣上下左右旋轉,于是工程師們設計了這種燈組的近光燈座上下俯仰,由步進電機控制,轉彎時的照明依靠獨立設計的轉向輔助燈。
相比之下,汽車照明公司為A7提供的全LED大燈要清新得多。遠近光燈的功能集成在最外層的照明模塊中,燈座也由步進電機驅動,可以自動調節車輛的光照水平。
“左:奧迪A7(查成交價|參配|優惠政策)基本照明近光右:奧迪A7遠光燈開啟”
最可喜的是,奧迪已經把所有led都降到了A3級車。雖然大燈看起來遠沒有它們的兄弟復雜,但它們的實用性和功能性絲毫不遜色。
◆寶馬:獨特清新的LED大燈
“寶馬6系(查成交價|參配|優惠政策)Grancoupe全LED大燈”
與奧迪相比,寶馬的LED大燈色彩要遜色很多。X6M、6系和改進型7系車型上的全LED大燈是典型的反射式LED大燈。它們的LED組件布置在大燈反光碗的頂部,所以很難從正常角度看到光源。只有抬頭看大燈,才能看到燈碗中“天花板”上的LED組件。
“左圖為寶馬X6 M(查成交價|參配|優惠政策),右圖為全新7系,均為LED大燈。”
“配備LED大燈和氙氣大燈的X6 M僅通過透鏡和燈碗中央的“橫條”就能與兩個大燈區分開來”
寶馬沒有透露太多關于其全LED大燈的信息,他們似乎也沒有計劃在LED上做出更復雜的改變。也許相比之下,他們更愿意談論他們將大規模生產的激光大燈技術。什么是激光大燈?我們將在以后的文章中為您解讀。
“對于寶馬粉絲來說,i8上的激光大燈值得期待。”
盤點:奔馳/謳歌/其他品牌
◆奔馳:曾經驚艷,會驚艷嗎?
奔馳在燈光方面似乎不如奧迪活躍,但實力還在。CLS大燈是奔馳對LED大燈的一次成功測試。
汽車照明為奔馳CL(查成交價|參配|優惠政策)S開發的LED大燈,應該算是透鏡大燈的標桿。它的近光燈采用了可上下或左右旋轉的透鏡燈座,使LED大燈可以像目前的自適應氙氣大燈一樣,輕松實現轉角照明、自動調節高度等功能。這是我見過的最靈活的LED大燈。
奔馳用概念車CSC證明玩大燈綽綽有余,但量產的奔馳A級卻沒有在大燈上留下多少精髓。
「CSC概念車的大燈真的很驚艷」
“左:奔馳CSC概念車右:量產奔馳CLA級”
下面的視頻展示了CSC概念車的大燈“行云流水”轉向燈,以及百花齊放的大燈設計,堪稱“前所未有”的新格局。
更多精彩視頻,均在車載家庭視頻頻道。
CLA之后亮相的全新E級大燈設計也引來不少爭議。經典的“四眼”設計只有LED行車燈勾勒出的輪廓。不過從視覺上來看,全LED大燈的設計還是值得肯定的。接下來,奔馳全新S級、全新C級等眾多新車將陸續亮相。E級大燈的設計不禁讓人對新車型有了更多的聯想和期待。
◆謳歌:落后者
回看亞洲,繼雷克薩斯之后,全LED大燈似乎追隨者不多,一直在技術上特立獨行的本田也開始在這方面嶄露頭角。本田的謳歌RLX是本田對LED大燈研究的成果展示。
◆其他品牌:百花齊放在即?
越來越多的品牌將加入全LED大燈的陣營。即將上市的新一代蒙迪歐是眾多新加入的車型之一。它將采用法雷奧法雷奧提供的LED大燈,不僅造型簡潔,而且能耗僅為26瓦,僅為普通大燈的一半。
在設計上一直走進步路線的起亞也表明了態度:我們看到全新的K9已經配備了一對巨大的LED大燈,相信現代很快就會跟進量產車。
“起亞新款K9還配備了LED大燈”
總結:
LED大燈的時代似乎即將開啟。此前,只有高端車型才開始出現在低價車型上,如蒙迪歐、全新奧迪A3、高爾夫7等。相信隨著LED成本的進一步下降,主流緊湊型車甚至小型車都會涉足LED大燈的趨勢。當然,所有的LED大燈都不會是車燈的終點。當LED大燈全民普及后,高端品牌肯定會想出新花樣。事實上,已經在移動的“激光大燈”和“有機發光二極管”燈是明顯的信號,不是嗎?
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