基于LED的汽车后组合灯关键技术

导读：汽车已经成为日常生活中必不可少的一部分，但是，驾驶车辆在夜晚或光线不足的情况下发生的交通事故的可能性非常大，所以要在夜间行驶就必须有良好的照明设施。

目前汽车照明构件的发展非常快，尤其是后组合灯的发展。本文就组合灯的发展、基本理论及设计关键技术进行分析。提出了TRACEPRO 软件优化设计的方法，并分析了LED 灯散热的技术措施，对于汽车尾灯的设计有一定的参考价值。

近年来随着经济的快速发展，汽车的设计、制造技术也在日益提高，汽车的功能也在逐渐丰富，汽车已成为人们日常生活中必不可少的一部分。但是，驾驶车辆在夜晚或光线不足的情况下发生的交通事故的可能性非常大，可以占到总交通事故的27%左右，且大部分时候会出现人身危害。所以要在夜间行驶就必须有良好的照明设施。

汽车灯具的发展。

汽车灯具是从十九世纪80 年代开始的，全世界第一盏汽车照明灯具是老爷车悬挂式汽灯，在1912 年发展出现了第一款电气照明灯。早期汽车照灯是白炽灯，灯光比较暗，在车辆日益增多、车速不断提高的形势下，白炽灯已不能满足日常的照明需要，所以汽车照明灯又发展为亮度更高的卤钨照灯、高强度气体放电照灯、制动灯、转向灯、后雾灯等一系列灯种，为避免夜晚行车的追尾或转弯时的相撞起了关键性作用。随着生产力水平的提高灯具技术也在逐渐发展，其中包括发光二极管技术（Light Emitting Diode,简称LED） 在汽车灯具特别是在汽车照灯上的应用。近几年的汽车设计中，LED 车灯的使用越来越多，造型也越来越美观大方，且各种灯具的组合使用更加引领当今汽车灯具发展的潮流和方向。

汽车后组合灯具的基本理论。

汽车在驾驶的过程中，后组合灯能明显的表征汽车的行驶、停靠及转向状态，使各种车辆驾驶员作出比较可靠的调整，安全驾驶。现今汽车后灯具普遍采用将各种功能的信号灯安装在同一灯体里面的组合式灯具形式，美观大方，且便于汽车驾驶员辨识。现今一般的后组合灯具包括制动灯、后雾灯、转向灯、倒车灯、后位灯等，这几种灯各有其作用，具体如下：

制动灯：一般的制动灯（刹车灯）是装在车尾两边，当驾车人踩下制动踏板时，制动灯即亮起，并发出红色光，提醒后面的车辆注意，不要追尾。当驾车人松开制动踏板时制动灯即熄灭。

后雾灯：车用后雾灯是指在雾、雪、雨或尘埃弥漫等能见度较低的环境中，为使车辆后方其他道路交通参与者易于发现而安装在车辆尾部，发光强度比尾灯更大。

转向灯：转向灯是在机动车辆转向时开启以提示前后左右车辆及行人注意的重要指示灯。

倒车灯：照明车辆后方道路和警告其他使用道路者，车辆正在或者即将倒车的灯，颜色为白色。

后位灯：俗称小灯，主要是用以表示汽车的存在及大体的宽度，便于其他车辆在会车和超车时作出判断。

汽车后灯具的设计技术。

LED 汽车后组合灯具的设计包括热学、机械、光学、电路四方面的设计计算，且这四方面密不可分，设计技术人员必须综合权衡，结合先进汽车设计的流线型的美学要求，才能设计出一种实用性强，耐久性好，且美观大方的的汽车后组合LED 灯具。

汽车的后组合灯具设计首先应该确定LED 灯具的数量，对于泛光照明系统一般采用的是V-H 系统进行分析；对于一般的估算信号灯总的最小光通量，球带系数法应用的比较多，即分块计算累加的方法。最重要的是光学设计，目前光学设计主要是采用配光试验。摒弃传统的经验式设计，现今一般采用光学设计软件对汽车LED 后组合灯具进行计算机辅助仿真，使用电脑直观的对灯具进行光学试验，成果比较直观准确，且调整方便，减少不必要的人力物力浪费，提高研发效率，优化研究思路。

图1 光学分析流程图

本文采用在TRACEPRO 进行光学分析的基本步骤如下：

光学模型的建立有2 种方法： 一种是依据LED 几何结构建立模型；另外一种是根据材料表面的特性建立光学模型。根据材料表面特性建立光学模型所得结果与实测值差异在5%以内，更加接近实测值，且建模容易，数据可靠，模型简单，有推广价值。

散热设计是LED 灯具设计工作中至关重要的部分，散热是否良好决定了灯具的使用寿命是否能达到设定值。电能在转化为光能的时候存在能量损失，有一部本转化为了热能，这样的热量严重影响光通量、主波长、电路故障甚至LED 灯具的失效等所以应该注意进行散热措施的改善。我们可以从以下方面进行考虑：改善支架材料的导热性，增加与空气的接触面；进行线路板的优化设计，注意线路阴极散热及限流电阻的位置；注意各种组合灯具之间的位置，扩大热传导效率；选择合适的反射镜、配光镜、灯壳材料，提高灯体的整体耐热性。

结语

LED 汽车后组合灯具的设计包括热学、机械、光学、电路四方面的设计，其中最重要的是光学设计，目前采用计算机仿真的方法进行优化设计，主要的有两种方法：一种是依据LED 几何结构建立模型；另外一种是根据材料表面的特性建立光学模型，第二种结果可靠有推广价值。

散热是组合式LED 灯设计比较难解决的问题，其是否能较好的处理，是LED 等设计成败的关键，如何提高散热效率尚需进一步研究。