LED在汽車照明應(yīng)用中的角色變化 (2）

文章來源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2017-09-30

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4.  LED的人為因素問題

LED源與大多數(shù)現(xiàn)在汽車照明應(yīng)用中使用的白熾燈有很大不同：

• LED具有比燈絲源更高的發(fā)光效率（l m/W），這意味著它們可以用相同量的能量產(chǎn)生更高的強(qiáng)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(chǎn)生類似的光輸出。

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

• 白色磷光體轉(zhuǎn)換的LED可以產(chǎn)生具有比白熾燈更高的相關(guān)色溫（CCT），辦公照明，會出現(xiàn)更藍(lán)色的外觀。

• LED具有非常快的回應(yīng)時(shí)間：10-20 ns，包括釔鋁石榴石（YAG）熒光粉的衰減時(shí)間，質(zhì)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(shí)間特性也可能影響駕駛員看到并應(yīng)對道路上潛在危險(xiǎn)的能力。對于車輛前照燈系統(tǒng)來說，電工照明，基于藍(lán)色I(xiàn)nGaN器件與YAG熒光體組合的典型磷光體轉(zhuǎn)換白色LED的光譜分布具有更大比例的短波長（藍(lán)色）光（圖4）。 這種差異與駕駛時(shí)的視覺功能有關(guān)，因?yàn)樵谝归g駕駛時(shí)，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(xiǎn)是由眼睛中的錐體和視桿視覺受體進(jìn)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(fā)光強(qiáng)度（cd）和光通量（lm），完全基于眼睛中錐體受體的光譜響應(yīng)。錐體受體專門用于白天戶外和室內(nèi)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?yàn)榭傮w上，設(shè)計(jì)，桿狀受體比錐體受體對短的可見波長（如藍(lán)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(fā)布了統(tǒng)一的光度測量系統(tǒng)，超市照明，以量化視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞在夜間的相對作用。因此，可以使用比白熾燈產(chǎn)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(jù)Rea等人開發(fā)的亮度模型，國際資訊，LED優(yōu)于燈絲光源的另一種視覺響應(yīng)是對街道亮度的感應(yīng)。這種感應(yīng)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(yù)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(chǎn)生一些可能的負(fù)面影響。當(dāng)不同顏色的前大燈產(chǎn)生同樣的常規(guī)光度時(shí)，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(yīng)街道亮度一樣，不適眩光也對短波長光的敏感性增加。現(xiàn)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(jù)表明，當(dāng)駕駛員遇到來自前方大燈的不適眩光時(shí)，恒光，他們更有可能出現(xiàn)駕駛行為，例如頭部運(yùn)動增加，這又被認(rèn)為可能會增加碰撞風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)于視覺檢測車輛信號燈，由于LED的啟動時(shí)間比白熾燈短得多，所以LED有一些優(yōu)點(diǎn)，特別是對于車輛制動燈。Bullough證明，可以使用駕駛員眼睛感應(yīng)臨界量的光能，預(yù)測出現(xiàn)有色光信號（例如剎車燈或轉(zhuǎn)向信號）的視覺反應(yīng)時(shí)間。 當(dāng)首先打開鎢絲燈時(shí)，車間照明，燈絲的照明相對逐漸增加，并且需要長達(dá)250 ms才能達(dá)到全亮。LED幾乎具有瞬時(shí)啟動時(shí)間，并且可以更快地產(chǎn)生光能臨界量。因此，與相同標(biāo)稱顏色和峰值發(fā)光強(qiáng)度的燈絲源相比，LED引起的視覺反應(yīng)時(shí)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(guān)聯(lián)，所以較短的光源上升時(shí)間可以為跟在后面的司機(jī)提供近7米的停車距離，雖然這個(gè)距離很小，但有時(shí)實(shí)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(huán)境問題

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

表4：白熱絲燈和LED汽車照明系統(tǒng)的功率和能耗估算

假設(shè)一輛汽油動力汽車每千瓦時(shí)的照明能源相當(dāng)于1.29公斤的二氧化碳排放量， led亮化工程，從白熱絲燈轉(zhuǎn)到LED預(yù)計(jì)每年的能源消耗總量將會減少27.4千瓦時(shí)，相當(dāng)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(tǒng)已經(jīng)是信號照明應(yīng)用中常見的，并且已被引入用于前照燈系統(tǒng)。發(fā)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(tǒng)的固態(tài)結(jié)構(gòu)、模塊化配置和通過電流調(diào)制或脈沖寬度調(diào)制達(dá)到相對容易的強(qiáng)度控制為節(jié)能車輛照明系統(tǒng)提供了重要的前景。節(jié)能車輛照明系統(tǒng)可以使用自適應(yīng)照明系統(tǒng)(AFS)根據(jù)不斷變化的道路、交通和天氣模式進(jìn)行實(shí)時(shí)變化。LED的這些優(yōu)點(diǎn)也可以使動態(tài)后置信號照明系統(tǒng)成為可能。（編譯：LED網(wǎng) James）

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