汽車(chē)燈具造型設(shè)計(jì)研究

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摘要：我國(guó)汽車(chē)行業(yè)近些年發(fā)展迅速，汽車(chē)成為了人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾ぞ撸瑫r(shí)也帶動(dòng)了我國(guó)汽車(chē)燈具造型設(shè)計(jì)的不斷進(jìn)步。汽車(chē)燈具對(duì)汽車(chē)安全行駛有著非常重要的作用。隨著LED技術(shù)的普及和發(fā)展，使用LED燈具完成照明工作很好地代替了當(dāng)前的普通照明燈具。LED技術(shù)具有消耗小、壽命長(zhǎng)以及光照效果好等優(yōu)點(diǎn)，受到了廣大人民群眾的歡迎，同時(shí)也開(kāi)始應(yīng)用到汽車(chē)燈具中，包括汽車(chē)的照明燈、轉(zhuǎn)向燈等，很好地引領(lǐng)了當(dāng)前汽車(chē)燈具的發(fā)展，體現(xiàn)出時(shí)代特點(diǎn)。本文介紹了LED技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀，探究LED技術(shù)對(duì)汽車(chē)燈具造型設(shè)計(jì)的影響作用。

關(guān)鍵詞：LED技術(shù)；汽車(chē)燈具；造型設(shè)計(jì)

近幾年是隨著汽車(chē)行業(yè)的迅速發(fā)展和人們對(duì)行車(chē)安全的重視，人們對(duì)汽車(chē)燈具的要求也越來(lái)越高。LED燈具有亮度高、易省電等優(yōu)勢(shì)，其技術(shù)發(fā)展也越來(lái)也受到汽車(chē)行業(yè)的青睞。在近幾年汽車(chē)的設(shè)計(jì)構(gòu)造中，LED技術(shù)被廣泛運(yùn)用其中，除了保證汽車(chē)足夠的照明，還可以為汽車(chē)加強(qiáng)汽車(chē)總體的現(xiàn)代感。事實(shí)上，LED車(chē)燈技術(shù)所起到的作用并不僅僅是裝飾，它將是未來(lái)汽車(chē)照明的發(fā)展方向。LED技術(shù)在汽車(chē)燈具方面的應(yīng)用也引領(lǐng)時(shí)尚潮流的發(fā)展[1]。

1汽車(chē)燈具的要求及發(fā)展

自世界第一輛汽車(chē)誕生之日起，汽車(chē)燈具也開(kāi)始隨之研發(fā)。在最開(kāi)始時(shí)期，汽車(chē)燈具主要是由白熾燈構(gòu)成，但白熾燈亮度比較弱，而且費(fèi)電。隨著汽車(chē)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車(chē)燈具的要求和種類越來(lái)越繁多，例如前照燈、轉(zhuǎn)向燈、倒車(chē)燈、制動(dòng)燈、高位制動(dòng)燈、近光燈、遠(yuǎn)光燈以及霧燈等，LED燈的出現(xiàn)開(kāi)始引起汽車(chē)設(shè)計(jì)師的重視。作為汽車(chē)安全保障最重要的汽車(chē)燈具也相當(dāng)重要，LED的研發(fā)與應(yīng)用，很好地避免了汽車(chē)在夜間或是光線暗的情況下出現(xiàn)不必要的安全問(wèn)題[2]。

2LED技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)燈具

目前世界上無(wú)論國(guó)內(nèi)國(guó)外均以傳統(tǒng)鎢絲燈、鹵素?zé)舻某Ｒ?guī)要求作為標(biāo)準(zhǔn)，并沒(méi)有獨(dú)立的LED車(chē)燈燈具的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。所以目前LED車(chē)燈制造企業(yè)生產(chǎn)的車(chē)燈總成，其設(shè)計(jì)生產(chǎn)依據(jù)仍多是國(guó)標(biāo)、SAE等標(biāo)準(zhǔn)。為使得LED車(chē)燈光源的配光、外形符合傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，LED光源必須設(shè)計(jì)成三維陣列，通過(guò)調(diào)整LED發(fā)光方向來(lái)達(dá)到配光目的，對(duì)汽車(chē)燈具設(shè)計(jì)而言是一種新技術(shù)。由于LED光源的單色性，不需加濾色片便可以直接選用不同波長(zhǎng)的LED元件，設(shè)計(jì)成具有不同功能的轉(zhuǎn)向燈、制動(dòng)燈或者倒車(chē)燈等。不加濾色片也使光的透過(guò)率增加，從而提高了光的利用率。另外，用于LED車(chē)燈的LED元件為滿足傳統(tǒng)配光標(biāo)準(zhǔn)的要求，角度的選用十分重要。正確的發(fā)光角度意味著，可以使用最少數(shù)量的LED元件，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。散熱設(shè)計(jì)是LED燈具設(shè)計(jì)工作中至關(guān)重要的部份，散熱是否良好決定了燈具的使用壽命是否能達(dá)到設(shè)定值[3]。

3LED燈具的優(yōu)點(diǎn)

作為一種新興綠色照明光源，半導(dǎo)體照明正逐漸走進(jìn)人們生活的各個(gè)領(lǐng)域。交通運(yùn)輸照明成為L(zhǎng)ED作為照明光源的重要應(yīng)用市場(chǎng)。目前，LED已應(yīng)用到汽車(chē)內(nèi)部和外部，尤其是在汽車(chē)內(nèi)部照明，彩色LED的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟。與普通照明燈具相比，LED燈具具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。3.1節(jié)能無(wú)污染。LED即發(fā)光二極管，其內(nèi)部主要為一個(gè)PN結(jié)。當(dāng)PN結(jié)內(nèi)的電子與空穴復(fù)合時(shí)，電子由高能級(jí)躍遷到低能級(jí)，電子將多余的能量以光子的形式釋放出來(lái)，產(chǎn)生電致發(fā)光現(xiàn)象。由于電致發(fā)光是直接將電能轉(zhuǎn)化為光能，因此能量轉(zhuǎn)換損失較少。而且LED燈具不含鉛、汞等污染元素，對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何污染。此外，LED燈具光譜中沒(méi)有紫外線和紅外線，既沒(méi)有熱量，也沒(méi)有輻射，眩光小，廢棄物可回收。它還屬于冷光源，可以安全觸摸和使用。3.2燈光色辨別度高。由于LED的光譜接近于日光，所以它的光被物體反射的有效性要比其他光源更容易識(shí)別，便于其他駕駛者更容易發(fā)現(xiàn)，提高了行車(chē)的安全。即使是晚上，也可以避免因看不清交通標(biāo)志而發(fā)生事故。3.3防止前照燈的眩目。LED的照明較為溫和，與白天的自然光接近，不會(huì)使駕駛員因?yàn)榇萄鄱皇娣Ｓ旭{駛經(jīng)驗(yàn)的人都知道，夜間會(huì)車(chē)時(shí)，對(duì)面來(lái)車(chē)燈光亮度較強(qiáng)時(shí)，會(huì)造己方駕駛者視覺(jué)暫時(shí)失明而產(chǎn)生危險(xiǎn)。因此LED前照燈在設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)將大燈光譜中最藍(lán)的部分進(jìn)行推移，從而避免因?yàn)閺?qiáng)光導(dǎo)致對(duì)面駕駛者眩目。3.4其他優(yōu)勢(shì)。LED前照燈點(diǎn)亮無(wú)延遲，響應(yīng)時(shí)間更快（傳統(tǒng)燈泡則有0.3s的延遲）；具有更強(qiáng)的抗震性能；發(fā)光純度高，無(wú)需燈罩濾光，光波長(zhǎng)誤差在10nm以內(nèi)；發(fā)光熱量很小，對(duì)燈具材料的耐熱性要求不是很高。另外，LED前照燈光束集中，更易于控制，且不需要用反射器聚光，有利于減小燈具的深度；耗電量低，達(dá)到傳統(tǒng)燈泡同等的發(fā)光亮度時(shí)，耗電量?jī)H為傳統(tǒng)燈泡的6％；具有超長(zhǎng)壽命，無(wú)燈絲結(jié)構(gòu)，不發(fā)熱，正常使用在6年以上。

4LED在汽車(chē)照明系統(tǒng)上的應(yīng)用

4.1LED在前照燈上的應(yīng)用。將LED應(yīng)用于汽車(chē)前照燈系統(tǒng)中的最直接優(yōu)勢(shì)，就是大大縮小前燈系統(tǒng)所需要的空間。目前，由于LED單顆亮度不夠，亮度衰減比較嚴(yán)重，其價(jià)格也相對(duì)比較貴，所以LED現(xiàn)在主要應(yīng)用于汽車(chē)的行車(chē)燈、制動(dòng)燈、位置燈、前后轉(zhuǎn)向燈、霧燈、倒車(chē)燈、高位制動(dòng)燈以及室內(nèi)燈和側(cè)轉(zhuǎn)向燈，暫時(shí)還沒(méi)有完全在汽車(chē)的前照燈系統(tǒng)上普及應(yīng)用。LED前照燈往往由于LED陣列的排布而容易形成明顯的品牌特征，這種極富科技感的前照燈設(shè)計(jì)，能將車(chē)輛的個(gè)性化設(shè)計(jì)和品牌特征完全展現(xiàn)出來(lái)，并提高品牌的識(shí)別性。4.2LED示寬燈造型。示寬燈是提示車(chē)輛寬度的燈具，用于傍晚和夜間行駛時(shí)，讓別的車(chē)輛看見(jiàn)，是歐洲國(guó)家強(qiáng)制裝備的燈具。隨著LED技術(shù)的普及，LED示寬燈的造型已經(jīng)成為一款車(chē)型的一個(gè)重要特征。奔馳CLS的前照燈系統(tǒng)采用了總共71顆LED，近光燈16個(gè)，遠(yuǎn)光燈8個(gè)，轉(zhuǎn)向燈13個(gè)，示寬燈22個(gè)，彎道輔助燈2個(gè)，其他用途10個(gè)。這款全LED大燈的色溫在5400K左右，點(diǎn)亮效果接近普通日光，具有良好的光照性，照明效果也十分自然，同時(shí)能耗比普通氙燈低，使用壽命甚至能夠達(dá)到終身免更換。其22個(gè)LED組成的示寬燈，呈c形排列，具有極強(qiáng)的科技感和品牌識(shí)別性。這款車(chē)型推出以后，帶動(dòng)了LED在示寬燈上面的發(fā)展，使LED示寬燈的造型成為汽車(chē)型又一個(gè)重要特征。4.3日間行車(chē)燈。日間行車(chē)燈是指使車(chē)輛在白天行駛時(shí)更容易被識(shí)別的燈具，裝在車(chē)身前部。日問(wèn)行車(chē)燈不是照明燈，其作用是為了提醒別的車(chē)輛注意，屬于信號(hào)燈的范疇。歐盟規(guī)定所有新車(chē)必須安裝日間行車(chē)燈，此舉也正是大眾公司在LED汽車(chē)燈具上大做文章的主要依據(jù)。近年來(lái)，大眾公司實(shí)施“燈光戰(zhàn)略”，將LED車(chē)燈普及，旗下大部分車(chē)型在大燈中都裝備了LED日間行車(chē)燈。尤其是奧迪，LED日行燈甚至成為了這一時(shí)期奧迪的品牌標(biāo)識(shí)。奧迪的照明系統(tǒng)高級(jí)設(shè)計(jì)師解讀了不同的LED日間行車(chē)燈設(shè)計(jì)所要強(qiáng)調(diào)的不同車(chē)輛性格：A系車(chē)型（比如A4和A5）上的LED日間行車(chē)燈，看起來(lái)就非常堅(jiān)決、優(yōu)雅和動(dòng)感；在Q5和Q7上的燈組設(shè)計(jì)，則表現(xiàn)出寬厚和充滿力量；而R8的LED日間行車(chē)燈，就像是全速奔跑中的公牛的角，充滿生機(jī)和自豪。4.4霧燈。霧燈安裝在汽車(chē)前部和尾部，也是LED被應(yīng)用較多的位置。在霧天、下雪、暴雨或塵埃彌漫等情況下，霧燈被用來(lái)改善車(chē)前道路的照明情況。LED前霧燈一般采用光色為橙黃色的光源，后霧燈采用光色為紅色的光源，以警示尾隨車(chē)輛保持安全間距。傳統(tǒng)霧燈造型多為圓形、環(huán)形和橫向帶狀形，設(shè)計(jì)含量不高。奧迪早在2003年底特律車(chē)展首次的PikesPeakQuattro概念車(chē)，就采用了條狀LED霧燈，這也是世界上首次在霧燈上使用高性能的LED技術(shù)。在這款概念車(chē)上，LED霧燈的造型設(shè)計(jì)成狹長(zhǎng)的線條，整個(gè)霧燈與前保險(xiǎn)杠融為一體，設(shè)計(jì)極具前瞻性。由于LED霧燈集合了亮度和美觀，也成為現(xiàn)代汽車(chē)設(shè)計(jì)的典型特點(diǎn)，因此越來(lái)越多的LED霧燈出現(xiàn)在車(chē)輛中。4.5LED在尾燈上的應(yīng)用。LED在尾燈設(shè)計(jì)中中同樣扮演著十分重要的角色。首先LED的應(yīng)用能減少尾燈系統(tǒng)所需要的空間，從而豐富尾燈形狀的可變性。其次，其特有的光照效能也塑造出現(xiàn)代汽車(chē)尾燈明顯的特征。LED憑借其其高質(zhì)量的發(fā)光純度，為日常行車(chē)提供良好的安全保證；LED獨(dú)特的塑造性同樣也為汽車(chē)尾燈的造型帶來(lái)了質(zhì)的變化。LED燈具往往由于LED陣列排布的特點(diǎn)，容易形成線狀排布，使得尾燈排布舒展而協(xié)調(diào)，正好滿足設(shè)計(jì)師的需求。如大眾輝騰的LED尾燈設(shè)計(jì)，就是在車(chē)身設(shè)計(jì)中融入時(shí)下流行的流線型設(shè)計(jì)元素，從而使較傳統(tǒng)車(chē)燈能更好地與現(xiàn)代設(shè)計(jì)相匹配，同時(shí)展現(xiàn)車(chē)輛的個(gè)性化設(shè)計(jì)和品牌特征。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊熙.LED技術(shù)在汽車(chē)燈具中的應(yīng)用[J].科技資訊,2014,12(16):106.

[2]趙夢(mèng)雄.LED汽車(chē)前照燈的應(yīng)用研究[D].華中科技大學(xué),2013.

[3]吳靜.淺析LED技術(shù)在汽車(chē)燈具系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].工業(yè)b,2015(5):00224.

作者:毛普元 單位:華晨寶馬汽車(chē)有限公司沈陽(yáng)分公司