LED在汽車照明應(yīng)用中的角色變化 (2）

文章來(lái)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(wèn)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(lái)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(huì)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(guò)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(duì)道路上潛在危險(xiǎn)的能力。對(duì)于車輛前照燈系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，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(zhǎng)（藍(lán)色）光（圖4）。 這種差異與駕駛時(shí)的視覺(jué)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(jué)檢測(cè)危險(xiǎn)是由眼睛中的錐體和視桿視覺(jué)受體進(jìn)行的。

圖4：白光LED和（未過(guò)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(mén)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(cè)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(duì)短的可見(jiàn)波長(zhǎng)（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(huì)低估駕駛員在夜間LED源下看東西的能力。

國(guó)際照明國(guó)際委員會(huì)（CIE）最近發(fā)布了統(tǒng)一的光度測(cè)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(duì)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(jué)功效。

根據(jù)Rea等人開(kāi)發(fā)的亮度模型，國(guó)際資訊，LED優(yōu)于燈絲光源的另一種視覺(jué)響應(yīng)是對(duì)街道亮度的感應(yīng)。這種感應(yīng)似乎增加了短波長(zhǎng)靈敏度。圖5顯示了使用鹵素、HID和LED燈源下預(yù)測(cè)的道路亮度。

然而，白光LED照明中相對(duì)較高的短波長(zhǎng)光譜功率也可能對(duì)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(duì)于不適眩光來(lái)說(shuō)，情況并不是這樣。

像感應(yīng)街道亮度一樣，不適眩光也對(duì)短波長(zhǎng)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(lái)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(dòng)增加，這又被認(rèn)為可能會(huì)增加碰撞風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)于視覺(jué)檢測(cè)車輛信號(hào)燈，由于LED的啟動(dòng)時(shí)間比白熾燈短得多，所以LED有一些優(yōu)點(diǎn)，特別是對(duì)于車輛制動(dòng)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(cè)出現(xiàn)有色光信號(hào)（例如剎車燈或轉(zhuǎn)向信號(hào)）的視覺(jué)反應(yīng)時(shí)間。 當(dāng)首先打開(kāi)鎢絲燈時(shí)，車間照明，燈絲的照明相對(duì)逐漸增加，并且需要長(zhǎng)達(dá)250 ms才能達(dá)到全亮。LED幾乎具有瞬時(shí)啟動(dòng)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(jué)反應(yīng)時(shí)間更短。

重要的是，由于制動(dòng)車輛的減速率與制動(dòng)燈開(kāi)啟（按下制動(dòng)踏板）的動(dòng)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(duì)亮度。

5 能源和環(huán)境問(wèn)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(duì)不同照明和信號(hào)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(guó)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(dòng)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(huì)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(lái)的趨勢(shì)

LED汽車照明系統(tǒng)已經(jīng)是信號(hào)照明應(yīng)用中常見(jiàn)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(lái)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(guò)電流調(diào)制或脈沖寬度調(diào)制達(dá)到相對(duì)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(dòng)態(tài)后置信號(hào)照明系統(tǒng)成為可能。（編譯：LED網(wǎng) James）

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