汽车LED车头灯技术应用及市场发展趋势分析

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车用LED头灯虽目前渗透率偏低，却是LED业者欲积极导入的高获利应用产品。

因LED朝小型化发展下，于车头灯设计更具弹性，其由过去讲求照明功能，扩展至智能型矩阵式照明、搭载摄影机及感测系统强化行车安全、做为车与车之间沟通桥梁、电动车节能目的而成为主要光源等，以上是LED光源有别于Halogen与HID(High Intensive Discharge)灯最大差异处，研究结构预估2020年车用LED头灯渗透率将较2015年成长至3倍。

车用LED头灯因价格偏高，故有其先行导入的市场，以汽车类别来看，电动车及油电混合车因强调节能环保的特性，正好LED光源符合此需求，2020年该类车款占总市场规模比重将达7%。另，LED光源占中高价位汽车成本比重相对较低，且此类车款讲求造型及智能车灯等设计，故LED导入比重较平价车款高。

LED元件迈向小型化之际，车头灯不仅提供照明功能，且已成为车子「颜面」部分，甚至突显个性表现，成为消费者选购车辆主要考量项目之一。

另，随著V2V(Vehicle to Vehicle)应用兴起，LED车头灯也仿效手机通讯软件，增加可显示表情符号、驾驶人健康讯息等给其它驾驶，成为驾驶人间简单的沟通工具外，亦可增加行车安全。

智能型LED矩阵式头灯扮演行车安全相当重要角色，光源结构是将多颗LED元件排列成矩阵样式，并搭载摄像模块、传感器等系统，每颗LED具有点、灭功能，且矩阵式头灯会依不同路况调整光形，光束可依周围环境或转弯路段而移动方向，当LED愈多颗，愈能弹性调整应照射或不应照射区域，以增加行车安全。

在上述附加功能及差异化等设计下，车头灯用LED光源将渐取代Halogen及HID，预估至2020年LED比重可望先超越HID灯，与2015年相较呈3倍成长，达15%。

在研发方面，目前LED头灯研发的方向主要是，采用鱼眼加上LED光源的模块或是LED灯泡方案。LED头灯在汽车品牌渗透率的提升，使得车灯厂商积极地寻找有能力生产及设计的LED厂商进行合作开发LED的灯具。

代表企业

最近在车用LED头灯领域颇受关注的企业是隆达电子。LED垂直整合厂隆达电子今年于LEDTaiwan展中，首次公开发表新事业单位产品，包括不可见光、汽车和列车头灯高端应用，特别是自行开发的LED车头灯模组，现已跨足中国高铁市场进行测试，预计2016下半年正式导入应用。此举可说是为了避开红海市场，开拓新蓝海。

隆达新事业单位在过去两年布局有成，以高端产品技术打开市场，其中车用LED封装产品已率先台厂通过AECQ101第三方认证，今年年初新款LED车头灯模组也已导入中国汽车及列车市场。

隆达的列车LED头灯模组采用高科技光学透镜设计，将光束角度收聚在3度内，功耗仅10W，中心光强可达20万烛光(candela，cd)，应用在火车、地铁或高铁头灯仅需6到10组，一公里照度可达5lux，具有低耗能、高效率及稳定度等优点，可取代传统HID头灯。汽车LED头灯模组为远近灯合一鱼眼设计，近灯功耗仅13W，不仅节能且光度效益高，在整体设计与空间运用上也得以提升。

▲隆达车用LED应用于汽车及列车头灯

▲车用LED元件

▲列车LED头灯设计

其他LED头灯示例

马自达2

日本汽车制造商在马自达2刚推出时就将LED头灯作为可选装备。马自达2作为MY2015car进入市场，其可选LED头灯十分精良，不仅配备远光灯辅助系统，而且选择范围广，设计新颖。这些头灯在汽车设计中可谓是画龙点睛，使得马自达2在众多车型中一下脱颖而出。

奔驰E级

梅赛德斯-奔驰头灯也运用了LED矩阵技术，但他们将其命名为多光束LED。在2017款奔驰E级中，每个可选多光束LED头灯中含有84个单独控制的LED灯。这种复杂的智能解决方法使宝马新款E级能够在任何驾驶情况下提供最佳的光束分布。每个头灯含多达84个LED，制造商就可以对系统进行编程使LED灯发挥更多的作用，这比那些LED灯少的头灯功能更强大。

延伸：

车头灯光学系统

现在的车头灯光学系统如图所示，广泛使用2种光学系统。

车头灯光学系统

抛物线型利用反射器反射光源射出的光线，形成配光图案。反射器分割成多个区块，利用其各个区块的形状控制光线射向上下左右，形成整体配光。投影型顾名思义，是进行投影的光学系统，会在凸透镜焦点附近形成与配光图案相似的光分布，并将其扩大投影。光分布使用名为“复合椭圆反射器”的反射镜形成，形成近光灯的配光，需要在透镜焦点附近设置遮光板，以形成减少对面车辆炫光的截止线。投影型因为能够有效释放光源的光线，而且体积小，所以得到了广泛应用。

而且，投影型是使用凸透镜进行投影，通过改变焦点附近的光分布和遮光板的形状，可以形成各种各样的配光图案。下图是在配光可变式远光灯ADB(AdaptiveDrivingBeam)中的应用示例。在这个例子中，右侧灯具的配光与左侧灯具的配光图案各异，合成形成整体配光。可以在不导致前方车辆炫光的情况下，照亮路旁的行人，增加了辨识性。

ADB的配光

LED车头灯光学系统

LED车头灯以前面介绍的车头灯光学系统为基础，利用LED的特点提高效率，实现了新的外观设计和高功能化等。

利用LED的光分布提高光学系统的效率

通常的投影型车头灯采用灯泡光源，为了形成截止线，会使用遮光板屏蔽光线。之所以使用这样的光学系统，是因为灯泡光源向360度全方位发光而造成的限制。LED只向半球方向发光，如图所示，没有采用遮光板屏蔽光线，而是嵌入了能够有效利用光线的反射镜“光束整形器”。

灯泡光源与LED的光学系统

小型光源成就新的外观设计

LED与灯泡光源相比，在光线射出的方向没有发光管、灯座等结构物，光学系统也可以实现小型化。因此在灯具内可以集成多个光学系统，2007年发布的世界第一款LED车头灯由3个小型投影单元组成，实现了有别于传统车头灯、令人震撼的新外观设计。而且，这款车头灯使多个光学单元分别具备聚光、扩散等配光功能，通过合成的方式，形成了图中的整体配光。通过为各个配光功能分别采用最佳光学设计，可以实现良好的辨识性。这款车头灯使大扩散单元的光轴朝向车辆外侧，实现了过去无法企及的横向大范围扩散。