高功率LED應用於車頭燈照明之研究

摘要

基於行车安全之考量,车灯有非常严格的法规限制,对於车灯的光形跟亮度都有明确的规范.在早期的汽机车前灯所使用的光源为白炽灯泡,直到1970年代被卤素灯所取代.到了1990年代HID灯发展出来,利用气体放电的原理来産生电弧激发出光芒,亮度约为一般卤素灯泡的3倍,并且寿命更长,加上耗电低於卤素灯泡,使得HID头灯成为车前灯的新宠儿.而LED用於车辆的照明已经有相当久的时间,车内的仪表板指示灯、阅读灯、车外的信号灯、尾灯等辅助照明,都已经大量的使用LED.目前高功率LED单颗发光效率为30～45 lm/W,比起白炽灯泡发光效率20lm/W还要好,但仍不及於车前灯照明所需要的亮度要求,因此现阶段还是以多晶片封装或是多个LED组成一个模组的设计来逹成所需要的亮度.另外,加大LED晶片面积虽然可以提升单一晶片的输出功率,却不利於光学设计;若使用小晶片则利於光学设计但输出功率小,因此最根本的解决方法就是提高LED的发光效率.此外,目前一般市售的LED的辉度大约只有0.8～4 cd/mm,而卤素灯可逹到20cd/mm,HID甚至可以逹到60 cd/mm.辉度越大对於车灯的设计越有利,要逹到法规要求也简单许多.因此LED的辉度必须再提升,才能增加作为车前灯光源的可行性.