LED在汽車照明應用中的角色變化 (2）

文章來源:恒光電器

發布時間:2017-09-30

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4.  LED的人為因素問題

LED源與大多數現在汽車照明應用中使用的白熾燈有很大不同：

• LED具有比燈絲源更高的發光效率（l m/W），這意味著它們可以用相同量的能量產生更高的強度或更寬的波束圖案， led戶外照明，或者用較低的能量需求產生類似的光輸出。

• 彩色LED的窄帶光譜輸出可產生高度飽和的色彩外觀，而白熾燈產生的則為寬帶光源，需要濾光片來產生彩色照明（圖3）。

• 白色磷光體轉換的LED可以產生具有比白熾燈更高的相關色溫（CCT），辦公照明，會出現更藍色的外觀。

• LED具有非常快的回應時間：10-20 ns，包括釔鋁石榴石（YAG）熒光粉的衰減時間，質量，而白熾燈約為80-250 ms。

圖3：黃色和紅色LED和（過濾的）燈絲光源的光譜分布。

LED光源的光度、色度和時間特性也可能影響駕駛員看到并應對道路上潛在危險的能力。對于車輛前照燈系統來說，電工照明，基于藍色InGaN器件與YAG熒光體組合的典型磷光體轉換白色LED的光譜分布具有更大比例的短波長（藍色）光（圖4）。 這種差異與駕駛時的視覺功能有關，因為在夜間駕駛時，恒光，瀝青路面亮度在0.1 cd /m2和1 cd/m2之間，超市照明，恒光電器，視覺檢測危險是由眼睛中的錐體和視桿視覺受體進行的。

圖4：白光LED和（未過濾）燈絲光源的光譜分布。

然而，恒光，光度量度，比如照度（lx）、亮度（cd/m2）、發光強度（cd）和光通量（lm），完全基于眼睛中錐體受體的光譜響應。錐體受體專門用于白天戶外和室內的光照水平條件下觀看，通常在10至1000 cd/m2之間。測量光的方式與我們看的方式存在明顯差異，因為總體上，設計，桿狀受體比錐體受體對短的可見波長（如藍光和綠光）更為敏感。因此，通常的光度量（lx，cd/m2， LED置換工程，cd和lm）會低估駕駛員在夜間LED源下看東西的能力。

國際照明國際委員會（CIE）最近發布了統一的光度測量系統，超市照明，以量化視桿細胞和視錐細胞在夜間的相對作用。因此，可以使用比白熾燈產生的光水平低20％至30％的LED光源就可以獲得等效的夜間視覺功效。

根據Rea等人開發的亮度模型，國際資訊，LED優于燈絲光源的另一種視覺響應是對街道亮度的感應。這種感應似乎增加了短波長靈敏度。圖5顯示了使用鹵素、HID和LED燈源下預測的道路亮度。

然而，白光LED照明中相對較高的短波長光譜功率也可能對車輛照明產生一些可能的負面影響。當不同顏色的前大燈產生同樣的常規光度時，失能眩光不受前照燈照明的光譜含量的影響。對于不適眩光來說，情況并不是這樣。

像感應街道亮度一樣，不適眩光也對短波長光的敏感性增加。現在還不是很清楚，不適眩光增加是否或在多大程度上影響駕駛安全。有證據表明，當駕駛員遇到來自前方大燈的不適眩光時，恒光，他們更有可能出現駕駛行為，例如頭部運動增加，這又被認為可能會增加碰撞風險。

關于視覺檢測車輛信號燈，由于LED的啟動時間比白熾燈短得多，所以LED有一些優點，特別是對于車輛制動燈。Bullough證明，可以使用駕駛員眼睛感應臨界量的光能，預測出現有色光信號（例如剎車燈或轉向信號）的視覺反應時間。 當首先打開鎢絲燈時，車間照明，燈絲的照明相對逐漸增加，并且需要長達250 ms才能達到全亮。LED幾乎具有瞬時啟動時間，并且可以更快地產生光能臨界量。因此，與相同標稱顏色和峰值發光強度的燈絲源相比，LED引起的視覺反應時間更短。

重要的是，由于制動車輛的減速率與制動燈開啟（按下制動踏板）的動作相關聯，所以較短的光源上升時間可以為跟在后面的司機提供近7米的停車距離，雖然這個距離很小，但有時實際上卻十分有效。

圖5：由光度相等的光源（鹵素、HID和LED）照在道路路面上的相對亮度。

5 能源和環境問題

與燈絲光源相比，使用LED源的汽車照明系統具有更高的發光效率，可以顯著降低功率需求。在單獨的研究中，Hamm和Schoettle估計了常規燈絲源車輛照明系統和LED照明系統的典型功率。他們對不同照明和信號功能的預估平均值總結在表4中。表4中還根據美國的駕駛模式，列出了每種類型的照明系統總使用時間的估計值。同時，表4列出了燈絲源車輛照明系統和LED照明系統的年照明能源使用總量。

表4：白熱絲燈和LED汽車照明系統的功率和能耗估算

假設一輛汽油動力汽車每千瓦時的照明能源相當于1.29公斤的二氧化碳排放量， led亮化工程，從白熱絲燈轉到LED預計每年的能源消耗總量將會減少27.4千瓦時，相當于每輛汽車每年減少約35公斤的二氧化碳排放量。

6 未來的趨勢

LED汽車照明系統已經是信號照明應用中常見的，并且已被引入用于前照燈系統。發光效率的快速提高將在汽車使用中越來越具有吸引力。

LED系統的固態結構、模塊化配置和通過電流調制或脈沖寬度調制達到相對容易的強度控制為節能車輛照明系統提供了重要的前景。節能車輛照明系統可以使用自適應照明系統(AFS)根據不斷變化的道路、交通和天氣模式進行實時變化。LED的這些優點也可以使動態后置信號照明系統成為可能。（編譯：LED網 James）

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