一种新型LED汽车车灯设计分析

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      【摘要】车灯对于汽车驾驶安全具有重要的意义，各汽车生产大国都对此进行了严格的规定，现提出一种新型LED 汽车车灯的设计，对于提高汽车车灯亮度、安全性具有重要的意义。
      【关键词】LED 灯；亮度；安全性
      汽车车灯包括前照灯和后灯，在汽车的运行过程中，车灯的作用是不可替代的，也是非常重要的。
      1 车灯设计标准
      车灯不单单是汽车的装饰之一，也在汽车的运行过程中起到重要的安全保护作用，因此对于车灯的组建制造及安装都有非常严格的执行标准。欧盟国家的标准要求汽车照明和信号装置需要满足ECE- R48- O1 等有关法令的相关规定；北美则要求的是按照FVMSS 标准（美国联邦汽车安全标准）108 号要求执行，其内容与欧盟国家法令程度一致。在我国，对于车灯的设计标准也制定出了相应的国家标准。在国家标准中对于车灯部件的用途、照明的距离、范围、颜色以及车灯安装的位置等都有明确的规定。
      在各种车灯中，由于外照明灯和外信号灯是行车安全的关键车灯，因此属于强制性检验的。外照明灯的主要作用是为驾驶员照亮路面，在一定的情况下还能够起到信号作用。而外信号灯的设置则是为了方便其他车辆驾驶员识别本车轮廓及判断本车动向，其中极为关键的是转向指示灯和制动灯，对于汽车的安全行驶具有非常重要的作用。近年来为了提高车辆的安全性，部分车款增加了副制动灯—高位制动指示灯，将其安置在后挡风窗的位置，这样就能够有效的引起随行车辆驾驶员的注意，降低车祸发生的几率。
      由于前照灯是汽车照明灯系统的重点，因此对于前照灯的设计和制造各汽车生产大国都对其进行了严格的规定。在配光方面就有美国式配光和欧洲式配光两种。美国式配光（SAE 方式）远光灯是通过反射镜反射向路面的，而欧洲式配光则是在灯泡前设置配光屏以遮挡灯兹的下部，这样就可以使光束向上经反射镜折射再射向路面。目前大的汽车生产厂家在进行轿车设计的时候已经按照相应的行业标准及相关的法律规定执行，对于照度以及配光的要求都充分的考虑，并且在汽车出厂之前进行严格的调校，避免有不合格车灯的汽车出厂。由于当前汽车的车速不断提高，因此需要对前照灯的亮度以及色温等进行改善，氙气灯虽然功率只有35 瓦，但是亮度却非常出色，是普通卤素灯的1.5 倍，且氙气灯的色温可达到6000 开，这与日光灯的光色接近，同时氙气灯的使用寿命较长，因此许多高级轿车已经选择使用氙气灯。
      汽车生产厂家在前照灯和外信号灯的技术性能上必须遵照有关法律和行业标准的规定。如，规定示宽灯是指示的事汽车轮廓的灯具，需要在汽车前部以及后部各装2 只，安装于汽车前部的示宽灯的光色须为白色或者橙色，而安装于汽车后部则应当为红色的；对于转向指示灯，则规定为前部安装的指示灯的光色应当为橙色，而后部安装的则应当为红色或橙色；而制动灯和尾灯则必须是红色的，倒车灯则是白色的。由于前雾灯的作用是给驾驶员看路使用的，因此应当采用黄色等，因为黄色的波长较长，因此穿透雾气的能力也较强，但是后雾灯的作用是提示随行车辆的，因此必须采用红色等。除了灯光颜色的规定之外，对于灯光的功率也有相应的规定，如尾灯、牌照灯等一般是5-8W，而制动灯、转向灯以及后雾灯则一般是21W等。
      汽车生产厂家在车灯的颜色、功率方面没有自主权，需要按照规定执行，但是在灯具的外型上则是由绝对的自主权。而且汽车车灯已经成为汽车生产设计过程中不可缺少的装饰物，对汽车的美观具有重要影响。当前市面上较为流行的是车灯设计式样是整体式车灯组合。整体式车灯组合有的是前灯组合，即将前照灯、转弯指示灯、雾灯等组合起来，还有后灯组合即将尾灯、制动灯、倒车灯、后转向灯以及雾灯等组合的。在前灯灯具形状的设计上多为四边形、菱形等，而后灯的形状则较为多样。由于车灯大灯不单单的对汽车的外观具有重要的而影响，同时也是表达驾驶者意图的重要方式，在漆黑的夜晚还能够为驾驶者指明方向，因此重视汽车车灯的保养同样很重要。
      2 各种车灯分类及用途
      上面简单提到了一些功能的汽车车灯，下面对汽车车灯的分类及用途进行详细的说明。车灯由于用途的不同可以分为照明灯和信号灯两类。其中照明灯又分为外照明灯和内照明灯两种。外照明灯包括前照灯、前雾灯以及牌照灯，而内照明灯则是有车顶灯、仪表灯等。同样的信号灯也分为外信号灯和内信号灯两类，其中外信号灯包含了转向指示灯、制动灯、示宽灯、倒车灯、尾灯。而内信号灯则是仪表板的指示灯的泛指，包含了转向灯、机油压力灯、制动灯、充电灯、关门提示灯等。下面对这些车灯的作用一一进行介绍：
      车头大灯：车头大灯的主要作用是帮助驾驶者在黑暗环境下看清路面，在打远光的时候能够看得更远，因此对于开夜车的驾驶者而言，换用亮度更高的大灯，对于保障驾驶安全具有重要的意义。车头大灯最好采用氮气大灯，因为氮气灯的亮度高，使用寿命长，同时色温高，对驾驶者的视力是一种很好的保护。
      车尾灯：车尾灯对于防止追尾事故具有很重要的意义。但是对于车尾灯而言，没有事故那么尾灯的升级选择就不多。而采用LED 发光体来替换传统灯泡则是一个很好的选择，因为LED等不但亮度提高，同时相应时间也相对较短，这样当驾驶员踩下制动踏板后，LED制动灯能够更快亮起，为随行车辆增加更多的准备时间，不易发生追尾事故。
      雾灯：雾灯就是我们常说的射灯，它的作用就是在不良天气情况下保障驾驶员的视线。除了与前大灯一样，换用亮度足够的雾灯外，采用一副HID氖气雾灯是一个很好的方式。
      倒车后照灯：在黑暗的环境里倒车是一件非常麻烦的事情，对于视力不好的驾驶员而言更加麻烦。由于原厂的倒车灯光线较弱，因此在黑暗的环境下帮助不大，加上一副倒车后照灯就能很好的改善情况。倒车后照灯是安装在后保险杠中间或下方的一种独立灯具，当挂下倒挡后倒车后照灯会自动点亮，这样就可以为驾驶员倒车提供足够的光线。
      3 车灯的日常保养
      车灯的日常保养维护不单单是行车舒适性的问题，更多的是消除车祸隐患的关键性措施，因此应当提高重视。对前大灯和后大灯而言，车灯不良就表明灯泡烧毁，需要及时的更换。如果车灯的灯泡并没有烧毁，只是亮度降低，车灯灯光暗淡发红，就需要加以关注，这很可能是车灯故障的前兆。
      一般来说，导致车灯亮度降低的原因主要有三种。最为常见的是灯具的散光玻璃或反光镜上堆积尘垢，这种情况下恢复车灯亮度的方法仅仅是用绒布活镜头纸将堆积的沉厚清除。而另外一种原因可能是由于蓄电池的充电能力下降，使得车灯因为电力不足而降低亮度，这样的话就需要更换蓄电池。此外还有一种原因就是线路老化或导线过细，这样就会使电阻变大影响供电，这是最严重的情况，出现这种现象不但会影响灯泡的作用，严重时还会导致线路过热，引发火灾。
      4 一种新型LED 汽车车灯设计
      上文分析可以看出，亮度是车灯性能评价的重要指标，本设计在在车灯亮度上有明显的改进。本论文实用新型公开了一种车灯，它涉及汽车配件领域。它包括灯罩、LED芯片组、导电铝基板、铜合金基板和锥形吹风管，铜合金基板下方设置有锥形吹风管，铜合金基板上方设置有LED 芯片组和导电铝基板，且LED芯片组和导电铝基板相连，LED芯片组和导电铝基板外部设置有灯罩。本实用新型结构简单，亮度高，散热效果好，使用寿命长。
      4.1 背景技术
      众所周知，半导体材料在工作时受环境温度影响较大。大功率LED 的光电转换效率更低，工作过程中只有10%～25%的电能转换成光能，其余的几乎都转换成热能。加之汽车前大灯安装在炙热的发动机舱内，高温水箱、引擎、排气系统所产生的热将LED前大灯置于严酷的环境中。传统车灯灯泡所产生的热远高于LED，但灯泡输出的亮度不会因为热而变化，其热设计的重点是壳体内的均温设计。而LED的光输出却会因为自身的热或来自发动机舱的高温而影响本身PN 结温稳定，LED 光通量ФV和波长等重要参数受到PN结温的直接影响，这种不良的温度循环将导致发光效率和寿命急剧下降。
      4.2 结构及特征
  

      针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种车灯，结构简单，亮度高，散热效果好，使用寿命长。为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：车灯具体见图1，包括灯罩1、LED芯片组2、导电铝基板3、铜合金基板4和锥形吹风管5。铜合金基板4 下方设置有锥形吹风管5，铜合金基板4 上方设置有LED芯片组2 和导电铝基板3，且LED芯片组2 和导电铝基板3 相连，LED芯片组2 和导电铝基板3 外部设置有灯罩1。其中锥形吹风管5 可替换为散热片，铜合金基板4为多孔状基板。铜合金基板下方设置有锥形吹风管，铜合金基板上方设置有LED芯片组和导电铝基板，且LED芯片组和导电铝基板相连，LED芯片组和导电铝基板外部设置有灯罩。其中，所述的锥形吹风管可替换为散热片。根据上述的一种车灯，其中，所述的铜合金基板为多孔状基板，散热效果好。本实用新型结构简单，亮度高，散热效果好，使用寿命长。
      4.3 具体实施方式
      为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：一种车灯，包括灯罩1、LED 芯片组2、导电铝基板3、铜合金基板4 和锥形吹风管5。铜合金基板4 下方设置有锥形吹风管5，铜合金基板4 上方设置有LED芯片组2 和导电铝基板3，且LED芯片组2 和导电铝基板3 相连，LED芯片组2 和导电铝基板3 外部设置有灯罩1。值得注意的是，所述的锥形吹风管5 可替换为散热片。此外，所述的铜合金基板4 为多孔状基板，散热效果好。本具体实施方式因为采用铜合金基板4 和锥形吹风管5，使得LED 散热效果极佳，使得LED的照明环境得到保障，大大增加了其使用寿命。本具体实施方式结构简单，亮度高，散热效果好，使用寿命长。
      参考文献
      [1]黄杨程,苏志林,朱晓东.新型LED 汽车倒车灯的仿真设计[J].照明工程学报,2007,(3).
      [2]罗建政.现代汽车照明系统中LED 的应用[J].河南科技,2010,(24).
      [3]张立平.车灯的保养和常见故障[J].驾驶园,2011,(8).

李小路

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