LED在汽车照明应用中的角色变化 (2）

文章来源:恒光电器

发布时间:2017-09-30

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4.  LED的人为因素问题

LED源与大多数现在汽车照明应用中使用的白炽灯有很大不同：

• LED具有比灯丝源更高的发光效率（l m/W），这意味着它们可以用相同量的能量产生更高的强度或更宽的波束图案， led户外照明，或者用较低的能量需求产生类似的光输出。

• 彩色LED的窄带光谱输出可产生高度饱和的色彩外观，而白炽灯产生的则为宽带光源，需要滤光片来产生彩色照明（图3）。

• 白色磷光体转换的LED可以产生具有比白炽灯更高的相关色温（CCT），办公照明，会出现更蓝色的外观。

• LED具有非常快的回应时间：10-20 ns，包括钇铝石榴石（YAG）荧光粉的衰减时间，质量，而白炽灯约为80-250 ms。

图3：黄色和红色LED和（过滤的）灯丝光源的光谱分布。

LED光源的光度、色度和时间特性也可能影响驾驶员看到并应对道路上潜在危险的能力。对于车辆前照灯系统来说，电工照明，基于蓝色InGaN器件与YAG荧光体组合的典型磷光体转换白色LED的光谱分布具有更大比例的短波长（蓝色）光（图4）。 这种差异与驾驶时的视觉功能有关，因为在夜间驾驶时，恒光，沥青路面亮度在0.1 cd /m2和1 cd/m2之间，超市照明，恒光电器，视觉检测危险是由眼睛中的锥体和视杆视觉受体进行的。

图4：白光LED和（未过滤）灯丝光源的光谱分布。

然而，恒光，光度量度，比如照度（lx）、亮度（cd/m2）、发光强度（cd）和光通量（lm），完全基于眼睛中锥体受体的光谱响应。锥体受体专门用于白天户外和室内的光照水平条件下观看，通常在10至1000 cd/m2之间。测量光的方式与我们看的方式存在明显差异，因为总体上，设计，杆状受体比锥体受体对短的可见波长（如蓝光和绿光）更为敏感。因此，通常的光度量（lx，cd/m2， LED置换工程，cd和lm）会低估驾驶员在夜间LED源下看东西的能力。

国际照明国际委员会（CIE）最近发布了统一的光度测量系统，超市照明，以量化视杆细胞和视锥细胞在夜间的相对作用。因此，可以使用比白炽灯产生的光水平低20％至30％的LED光源就可以获得等效的夜间视觉功效。

根据Rea等人开发的亮度模型，国际资讯，LED优于灯丝光源的另一种视觉响应是对街道亮度的感应。这种感应似乎增加了短波长灵敏度。图5显示了使用卤素、HID和LED灯源下预测的道路亮度。

然而，白光LED照明中相对较高的短波长光谱功率也可能对车辆照明产生一些可能的负面影响。当不同颜色的前大灯产生同样的常规光度时，失能眩光不受前照灯照明的光谱含量的影响。对于不适眩光来说，情况并不是这样。

像感应街道亮度一样，不适眩光也对短波长光的敏感性增加。现在还不是很清楚，不适眩光增加是否或在多大程度上影响驾驶安全。有证据表明，当驾驶员遇到来自前方大灯的不适眩光时，恒光，他们更有可能出现驾驶行为，例如头部运动增加，这又被认为可能会增加碰撞风险。

关于视觉检测车辆信号灯，由于LED的启动时间比白炽灯短得多，所以LED有一些优点，特别是对于车辆制动灯。Bullough证明，可以使用驾驶员眼睛感应临界量的光能，预测出现有色光信号（例如刹车灯或转向信号）的视觉反应时间。 当首先打开钨丝灯时，车间照明，灯丝的照明相对逐渐增加，并且需要长达250 ms才能达到全亮。LED几乎具有瞬时启动时间，并且可以更快地产生光能临界量。因此，与相同标称颜色和峰值发光强度的灯丝源相比，LED引起的视觉反应时间更短。

重要的是，由于制动车辆的减速率与制动灯开启（按下制动踏板）的动作相关联，所以较短的光源上升时间可以为跟在后面的司机提供近7米的停车距离，虽然这个距离很小，但有时实际上却十分有效。

图5：由光度相等的光源（卤素、HID和LED）照在道路路面上的相对亮度。

5 能源和环境问题

与灯丝光源相比，使用LED源的汽车照明系统具有更高的发光效率，可以显著降低功率需求。在单独的研究中，Hamm和Schoettle估计了常规灯丝源车辆照明系统和LED照明系统的典型功率。他们对不同照明和信号功能的预估平均值总结在表4中。表4中还根据美国的驾驶模式，列出了每种类型的照明系统总使用时间的估计值。同时，表4列出了灯丝源车辆照明系统和LED照明系统的年照明能源使用总量。

表4：白热丝灯和LED汽车照明系统的功率和能耗估算

假设一辆汽油动力汽车每千瓦时的照明能源相当于1.29公斤的二氧化碳排放量， led亮化工程，从白热丝灯转到LED预计每年的能源消耗总量将会减少27.4千瓦时，相当于每辆汽车每年减少约35公斤的二氧化碳排放量。

6 未来的趋势

LED汽车照明系统已经是信号照明应用中常见的，并且已被引入用于前照灯系统。发光效率的快速提高将在汽车使用中越来越具有吸引力。

LED系统的固态结构、模块化配置和通过电流调制或脉冲宽度调制达到相对容易的强度控制为节能车辆照明系统提供了重要的前景。节能车辆照明系统可以使用自适应照明系统(AFS)根据不断变化的道路、交通和天气模式进行实时变化。LED的这些优点也可以使动态后置信号照明系统成为可能。（编译：LED网 James）

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