LED在汽車照明應用中的角色變化
：2018-04-09
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1. 簡介
北美和世界其他地區的大多數道路都不是由固定安裝在桅桿上的道路照明系統照亮的⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾，因此♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，汽車照明是夜間安全駕駛的關鍵部件⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ。
汽車前大燈的性能要求是基于汽車工程師協會（SAE）和類似行業組織發布的標準和建議☾☽❄☃。這些要求規定了從車輛照明系統中心朝不同方向照射的最小或最大發光強度☈⊙☉℃℉❅。
北美洲以外的國家也存在類似的光度性能要求⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤；這些規定可能細節上有所不同❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰，但是都具體規定了發光強度❣❦❧♡۵，目的是確保車輛照明系統為駕駛員提供足夠的光線看路❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，盡可能減少對其他駕駛員的眩光⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾，并確保可以及時㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦、清楚地檢測車輛信號燈❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰。
2. 車頭燈
對于為車輛前方提供照明的汽車前大燈ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ，需要兩個⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ，需要安裝在盡可能遠的地方✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥。 每個前照燈必須符合相同的性能要求❣❦❧♡۵。有兩種主要類型的波束圖案：高光束和低光束☾☽❄☃。表1和表2給出了北美對于高光束和低光束前照燈的幾個角度位置的要求⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯。
表1：美國對高光束遠光燈的一些光度要求
表2：美國對低光束遠光燈的一些光度要求
如預期的那樣㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦，高光束的要求是更高的強度和更小的最大強度值①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯。此外①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，遠光束具有對稱的光束圖案❣❦❧♡۵。相比之下⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾，近光束具有不對稱的波束圖案ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ，更嚴格的最大值傾向左側（在北美是如此✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅；如果是左側通行的國家☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；，光束圖案從左到右顛倒過來）㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦。
圖1顯示了低光束前照燈圖案的強度要求❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，前照燈照疊加在一條直線的雙車道道路的角位置上❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。使用反平方律ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ，可以將角度發光強度值轉換成照在路上和車輛前方物體上的照度웃유ღ♋♂；應將每個前照燈的照度加在一起以獲得總數㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦。
圖1：美國低光束大燈圖案的光度要求☈⊙☉℃℉❅，疊加在一條雙車道的圖像上⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。
圖2是一張低光束前照燈圖案投射在前照燈前面的墻上的照片✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥。為了減少給前面的司機帶來的眩光ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ，低光束模式通常會有如圖20.2所示的垂直梯度⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ。在圖20.2的明暗部分之間的所謂截止邊界之上☾☽❄☃，強度低①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，光線不足⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯。
圖2：低光束前照燈圖案投射在墻壁上的照片ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ。
截止邊界可以檢查和調整前照燈的垂直目標♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃。大多數北美大燈要求右側截止邊界的位置與前照燈處于相同的高度✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴。左側截止邊界通常低于右側邊界♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，以減少進入迎面司機眼睛的光量웃유ღ♋♂。低光束大燈圖案的“刺眼的”截止邊界限制了司機的前方可見度❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。
當駕駛速度超過60-65公里/小時時❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰，駕駛員使用低光束前照燈可能難以及時發現一些潛在的危險并停止⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ。對于這種情況⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯，高光速是有保證的①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，除非靠近的車輛在100米以內✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴。然而웃유ღ♋♂，大多數司機都未充分利用遠光前照燈ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ。
由于低光束前照燈圖案的截止邊界很清晰⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ，因此垂直目標是實現最佳性能的重要因素웃유ღ♋♂。 例如❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰，在美國ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，大多數州不要求將前大燈作為安全檢查的一部分㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉。最近一份對車輛垂直目標的研究發現ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ，大多數車輛至少有一個目標不佳的前照燈❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰。當目標太高時☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；，前大燈可能會造成不適的眩光㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉。當目標太低時❣❦❧♡۵，駕駛員的前方能見度會受到影響☈⊙☉℃℉❅。
自適應照明系統是根據車速❣❦❧♡۵，打方向的角度而自動調整近光燈轉向角度側ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ，擴大車輛轉彎時有效照明范圍ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ。自動水平調節功能可確保無論承載情況如何㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，燈光始終照向前方地面☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；。一些車輛有轉彎和彎道燈ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ；彎曲燈有時使用機械元件將一個或兩個前照燈朝向道路曲線✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥。
一些歐洲車輛配備了一種“城鎮的”前照燈光束模式⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯，其具有較低的最大發光強度①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，并且比大多數低光束具有更廣泛的分布ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ，可以幫助司機在城市低速駕駛時可以檢測行人㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉。大多數國家的自適應照明系統要求是根據聯合國歐洲經濟委員會（ECE）第123號車輛法規制定的❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。美國的“聯邦機動車輛安全標準108”目前對自適應照明系統持保留意見✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥。
目前㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦，大多數汽車前大燈使用反射鏡或投影儀光學系統的燈絲源（鎢鹵素或更簡單的鹵素）來產生必要的光束圖案①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯。相對較小比例的前大燈使用高強度放電（HID）燈♀☿☼☀☁☂☄，使用金屬鹵化物和氙燈來迅速接通燈ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ。使用LED前大燈也剛剛開始在幾款車型上使用ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ。不管使用的光源如何①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，所有頭燈都需要滿足相同的光度要求㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂。
3. 信號燈
車輛需要有信號燈❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，這樣司機能夠在白天和黑夜間進行制動和轉向時可以提示別人⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ。現在♀☿☼☀☁☂☄，越來越多的車輛使用LED進行信號照明⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯。不同的信號燈對顏色和發光強度都有不同的要求⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ。美國聯邦對車輛信號的要求是基于SAE標準和建議❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰。表3列出了幾種車輛信號燈類型的顏色和允許的發光強度值❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。
表3：美國汽車信號燈的光度和顏色要求
歐洲汽車信號燈的性能要求與北美在顏色和發光強度方面沒有太大差別❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，但是有一個例外ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ。在美國①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，車輛背面的信號燈可能是紅色或黃色✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，具有不同的強度要求✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，具體取決于它們的顏色❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰。在世界其他大部分地區㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂，后轉信號必須為黃色㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉。
Allen此前報道ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ，黃色后轉信號往往會出現更少的碰撞✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，可能是因為它們的發光強度比紅色后轉信號高①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，或者因為黃色使得它們更容易區分制動燈或尾燈⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾。美國國家公路交通安全管理局（NHTSA）正在考慮是否需要對所有后置式汽車轉向信號變成黃色ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ。
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