高亮度LED将完全取代汽车白炽灯

从上个世纪早期开始到现在，汽车外部照明一直使用灯丝型灯泡，然而，这种历史悠久的灯泡可能在下个十年(2011-2020)最终退出汽车前灯和尾灯市场，因为人们正在为汽车设计一种更明亮的新型发光二极管(LED)。

两家LED供应商透露，他们正在设计光通量为100流明的产品，它可以一对一地替代在照明应用中的白炽灯(与此相反，现在的二极管需要一簇才能取代一只白炽灯)。一家顶级供应商表示，它正在与几家汽车制造商洽谈，以尽早为2008年的车型配置LED前灯。这种新型的高亮度LED技术不仅可以替代白炽灯，而且可以替代目前的微型LED组，这些微型LED必须60个一组才能为汽车尾灯提供足够的亮度。通过提供更高的输出功率，新型LED的应用将从高置刹车灯扩展到汽车尾部的照明灯、刹车灯和转向灯。类似地，LED也将首次开始用于汽车前照明灯组。

“这是汽车工业发展中一个里程碑式的变化，”Visteon 公司外部系统研发经理Jeff Erion表示。该公司最近演示了一个可以工作的LED前灯组。

“自从1914年开始一直只有一种汽车照明方法。”他说，“现在，我们正在寻找一种技术来替代每台汽车的每个外部灯丝型灯泡。”

该技术的倡导者表示，LED优于白炽灯是因为：它的响应速度更快(因此邻近司机可以有更多时间和距离对刹车灯或转向灯的闪烁做出反应)，可以延长汽车寿命，并具有更高的能效和更强的抗震性能。

但汽车照明设备供应商却指出，LED在得到广泛使用之前必须扫除一些障碍。“从成本的角度看，LED和灯泡根本无法比较。”北美照明公司(日本Keito制造公司的一家子公司)工程技术总经理Jianzhong Jiao表示，“这是几美分对几美元的问题。”

“此外还有耐用性问题。”他说，“这个问题不在于LED本身，而在于相关的电子器件，如电路板。这仍有待观察。”

尽管如此，LED在过去的几年里一直稳步地渗透入汽车尾灯市场，特别是被用作高置刹车灯。

供应商们估计，在目前的亚洲车型中，大约80-90%的高置灯使用LED。欧洲车型中70-80%的高置灯以及美国车中超过50%的高置灯都采用了LED作为光源。此外，这种更亮的新型产品有望带领LED进入车尾照明应用市场。迄今为止，人们对在该领域使用LED还显得比较保守。

在未来几年里，LED在刹车灯中的使用比例预计将远远超过目前2-3%的市场份额。在转向灯中的使用率也有望大幅提高。

Visteon公司的 Erion预测：“在未来的两到三年里，所有豪华车都将安装LED信号灯。”

取得这些成功的关键是出现了更明亮的LED。至少两家供应商Lumileds照明公司和Osram Opto半导体公司正在从事100流明LED灯的设计，这些灯最早可以用于2007年的车型。它们比现有产品的功率高10到20倍(现有最小器件的亮度通常在1—5流明之间)。Lumileds公司表示，它已经在销售30、40、50流明的Luxeon系列产品。

当100流明的产品进入市场之后，单个这样的器件将可以替代数十个较小的LED。在今后十年，供应商们预计汽车外部将使用10个(后面6个，前面4个)或更多的二极管，从而最终创造一个庞大的LED市场，仅在美国每年的需求就达1.6亿只。

Lumileds公司的工程师们介绍说，他们计划使用两种关键的半导体材料把这一切变成现实，它们分别是铟镓氮化物(InGaN)和铝铟镓磷化物(AlInGaP)。AlInGaP是生产红色、橙色和琥珀色LED的关键材料，而这些颜色的LED大多数被用作汽车尾灯。InGaN发射出蓝光，当结合运用一种磷转换技术之后，InGaN可以用来产生白光。

“如果你想得到最好的光学解决方案,就必须拥有最好的材料、最好的磷，还必须以正确的方式使用磷，以便创建一个非常鲁棒的白光发生器，”Lumileds公司汽车业务发展总监Leonard Livschitz说。

创造出更明亮器件的另一个关键因素是更大尺寸的半导体裸片。“随着人们获得越来越大的裸片, 接近100流明的功效才变得实际，”Osram Opto半导体公司LED照明产品行销经理Jonathan Wafer表示，“要得到这样大的输出，你需要有大尺寸芯片并使用接近1安培的电流驱动它们。然后，你所面对的挑战转变成系统热管理问题。”

供应商们指出，更大功率的器件是LED在外部照明应用中取得成功的关键，因为这使汽车制造商可以应对封装的约束。

“假设上，你总可以使用LED完成任何照明任务，”Livschitz说，“但由于汽车尾部的空间有限，你最好使用一个能够提供更大功率的器件。”

对汽车LED供应商来说，前灯是他们梦寐以求的市场。大多数供应商期待第一台全LED照明的汽车能够在5年内进入市场。