照亮前方—LED汽车头灯的设计要点

　　车上的LED

　　LED已经广泛的应用于车内的相关照明或指示用光源，由图1可知，从车内的仪表板灯、车顶灯、化妆灯、迎宾灯等，到车外的尾灯、前后转向灯、倒车灯、第三刹车灯等都可见到LED的相关应用。

　　 图1 车上的LED应用

资料来源：Toyota Gosei

　　从LED的应用历史来看，早在1992年时已经有LED应用于第三刹车灯上的先例；而在2000年时则进一步的应用于尾灯、转向灯与刹车灯；到了2002年Audi A8率先将LED光源置于前置灯具内作为日行灯，开启了设计师与工程师们在前置灯具的想象空间。在之后的许多国际车展上都可以看到LED作为前照灯源的概念车，如图2所示。

　　LED先天上就具有体积小的优势，应用于前置灯具时更可缩小整组灯具的体积，进一步让出宝贵的引擎空间与其它相关设备，以现有的卤素灯泡或是放电式灯泡设计的灯具总长约300mm，而在许多概念车的设计上，LED灯具只有125mm长。而藉由体积小的优势，更可以配合设计多款不同的造型设计，进而为车体造型创造不同的视觉观感，跳脱传统灯具的圆形设计。

图2 LED头灯概念车

资料来源：Detroit Auto Show

　　不同需求的LED封装应用

　　随着应用层面的不同，车厂也选用不同的LED光源封装对应不同的环境要求，依需求亮度不同可简单分为指示用、照明用与投射用三种不同需求。指示用光源可见于第三刹车灯、尾灯组(尾灯、刹车灯、转向灯等)、侧灯等，其光源输出流明值低，所需功率低，约在70mW~200mW，产生的热量对于封装体影响较小，因此在封装上会忽略此热量造成的影响，而直接利用树脂类材料包覆整体以进行封装，而因为树脂的热传导系数低(W/mK)，所以其相关热阻会因散热不易而升高至50~200K/W；而照明用光源其封装功率会相对提高，除了可应用于指示用光源类的产品之外，亦可用于亮度要求较高的日行灯、雾灯、前方向灯等，但也因为损耗功率增加(功率约在1~5W)，散热部分不能如指示光源般不考虑散热问题，除了树脂类材料封装外尚需利用金属块将热导出以维持出光效率，其热阻维持在15K/W以下；而投射用光源则是光源封装亮度需求最高者，其应用产品以前照系统(远灯、近灯、雾灯等)为主，其单体封装需在4W以上，而在热阻上需小于5K/W，以确保在引擎室的高温下能维持散热能力，并保持光源输出效率在可用的范围内。