国内LED车灯发展情况

国内LED车灯发展情况（共2篇）（共2篇）

1.国内LED车灯发展情况 篇一

课题编号：2006AA03A1

密级：公开级

大功率LED车灯研究及规模化应用技术报告

2006.12.01～2008.12.31

课题名称： 大功率LED车灯研究及规模化应用

所属专题/项目： 半导体照明工程

所属技术领域： 新材料技术领域

郑福荣

课题负责人：

天津一汽夏利汽车股份有限公司

课题依托单位：

课题参加单位：

课题起止期限：

2006年12月01日至2009年12月31日

2009年12月20日编制

目录

一、研究现状...................................................................3

二、合同规定的考核指标、计划...............................................4

三、项目完成情况...............................................................5

1技术特征.................................................................6

1.1总体性能...........................................................6 1.2 LED光源...........................................................6 1.3 光学结构...........................................................8 2 模拟与分析结果..........................................................19 3工艺标准与检测方法......................................................22 4研究成果介绍............................................................23

一、研究现状

发光二极管（LED）具有节能、高效、环保等多项优点，近年来被越来越广泛的应用在普通照明中。随着汽车工业的高速发展和LED光效的不断提高，LED在汽车中的应用也越来越普遍，包括内部照明灯、制动灯、转向灯、尾灯等都已开始使用LED作光源。前照灯由于对亮度的要求较高，目前仍然主要采用HID气体放电灯，只有少数概念车推出了LED前照灯。然而作为一种高效节能的新型光源，LED代替其他光源作为新一代前照灯光源也将成为必然。

由于LED是准光源，光发散角小，如果不采取有效措施改变光的传播方向、合理配光，将无法满足汽车前照灯的光型需求；同时，尽管大功率LED的发光效率在按指数规律提高，单颗LED的光源仍然无法满足汽车前照灯的亮度需求，因此需配置七颗LED，合理设计反光杯，满足了汽车前照灯的照明要求。

散热是LED照明应用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预定值。LED结温升高，会直接减少芯片出射的光子，使发光效率降低；结温升高还会使芯片的光谱发生红移，色温质量下降，尤其是对基于蓝光LED激发黄色荧光粉的白光LED器件更为严重，其中荧光粉的转换效率也随着温度的升高而降低。因此散热设计成为大功率LED应用中非常重要的一环。

目前全车内部采用LED的车厂家几乎全为欧洲的公司，在外部照明使用LED方面，欧洲和日本汽车将第三刹车灯改成LED的比率已超过80 %。相比国外，国内汽车应用LED要滞后几年，仍处于起步阶段，目前主要用于中高档轿车市场。但是，从LED车灯技术发展现状与趋势来讲，我国LED高位制动灯开始进一步普及，价格在稳步下降，LED后制动灯、转向灯和雾灯开始商品化，LED汽车灯具向个性化和艺术化方向发展，同时LED智能控制系统发展也很快。目前LED汽车灯具的重点研究方向是LED前照灯，以及LED车灯与AFS(自适应性车灯控制系统)结合，其中高效、大功率、高可靠性的LED元件研究、车灯与特殊的散热技术和光学设计是关键。

二、合同规定的考核指标、计划

本项目预期达到的目标是：

⑴ 研制出2—3种LED轿车前照灯灯样。⑵近光灯光通量≥1000lm。⑶ 3000小时内光衰<10%。

⑷ 建立LED汽车前照灯规模化生产的检测技术。

⑸ 开发LED汽车前照灯规模化生产的高效生产工艺技术。⑹ 形成年产3万套的生产能力。⑺ LED汽车前大灯满足相关国家标准。⑻ 课题完成后预计实现年销售额3000万元。其主要考核指标如下： 1．技术指标

设计前照灯近光灯时光通量达到1000 lm以上，3000小时内光衰<10%。光度性能符合GB4599-94标准的要求；散热满足LED对工作温度及光衰的要求；抗震、高低温等可靠性能满足整车性能要求。建立LED汽车前照灯规模化生产的检测技术和高效生产工艺技术，并积极参与国家LED车灯的标准及标准测试方法建设。

2．经济指标

初步实现在天津一汽经济型轿车上使用的LED汽车前照灯。课题完成后形成年产3万套的生产能力。预计实现年销售额3000万元。

3．成果、知识产权和人才培养指标

提交具有不同结构形式的LED布置成熟样品2-3种；在芯片制备、封装、光学设计、散热结构、抗振机械设计及电气控制等方面申请专利6－8项；发表论文5－6篇；培养博士研究生3名，硕士生10名。

本项目的实施，将解决LED汽车前照大灯产品工业化生产的关键技术难题，研发出可用于经济型汽车整车及配套零部件生产的LED车用前照灯产品。并形成相关技术的自主知识产权，以此带动我国LED相关产业工业的发展。此外，通过本项目的实施，还可促进半导体照明行业及高校、科研单位相关基础研究，为今后我国相关产业项目的研发提供坚固的知识储备。

计划： 2006——2007年

1、文献调研，确定总体设计方案；

2、解决大功率白光LED芯片散热及封装关键技术问题，提高产品可靠性；

3、解决LED封装中的光学分布问题 2007——2008年

1、解决新型LED汽车前照灯外型设计问题；

2、LED汽车前照灯的光学、电路设计及测试方法研究；

3、解决LED汽车前照灯散热结构、抗震结构设计及检测技术问题 2008——2009年

1、电气控制系统设计、可靠性评估及成本控制；

2、产品定制及测试；

3、进行整车应用、测试评估；组织鉴定和验收。

三、项目完成情况

我们在现有威乐汽车前照灯组合结构的基础上，制作了汽车前照灯的反光杯快速成型模型及LED汽车前照灯样灯。提出了热管散热器的导热、散热方式，仿真和测试结果表明能够起到较好的散热效果，并提出了今后散热方向的发展是智能散热。

大功率LED驱动也关系大功率LED汽车前照灯具寿命和性能的关键部分，针对大功率LED的性能提出了合理的驱动，这个合理的驱动设计可以提高灯具的寿命和性能。图一为前照灯整灯照片。

图一整灯照片

1技术特征 1.1总体性能

所研制出的LED轿车前照灯灯样,近光灯光通量≥1000lm。3000小时内光衰<10%。

1.2 LED光源

封装型式：4芯片或5芯片直线形串联封装在一个基板上，成为一颗LED。芯片封装排列长度4.5～5.5mm；

光电参数要求：典型工作电流：350 ～500mA, 典型光通输出：350 ～500lm以上（单颗功率5W）

输出光型：120°朗伯光

典型色度：x=0.33 y=0.33;CCT=5600K 前照灯的光色应为白色，以CIE色度坐标表示，其色度特性在以下坐标边线之内：

趋兰极限: x > 0.310 趋黄极限: x < 0.500 趋绿极限: y < 0.150 + 0.640 x 趋紫极限: y > 0.050 + 0.750 x 趋红极限: y > 0.382 显色性：大于70/80 热阻：Rth≤4K/W 极限耐温值：≥145℃，保证可靠性 ESD承受电压：≥2000V

图2 LED光源

图3 LED光源光谱特性

图4 LED光源 辐射分布

1.3 光学结构

远光灯：

为了克服现有的汽车灯具不能直接将光源替换为LED光源的困难，将远光灯和位置灯组合在一起，既节省了空间，又能够满足远光灯对光通量的需要，且能实现较高效率。

采用的技术方案是：在同一灯室中组合放置远光灯和位置灯，位置灯由8颗LED组成，每颗LED配有独立的反光碗，位置灯通过反射与直射光满足配光要求。位置灯下放为远光灯LED的散热体。远光灯的光源为多芯片封装大功率LED，采用侧面放光的方式，光源发光经自由曲面反射，光线全部反射汇聚以达到远光配光要求。

这样，可以在有限的空间中同时放置远光灯和位置灯LED光源，同时又可满足LED对散热的要求，同时远光光源经自由曲面反射得到，在满足配光要求的同时有较高的光效。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图中1为框架，2为远光反射面，3为前位置灯反光面，图5是远光灯的机械结构图，4为位置灯LED，5为远光散热体，6为多芯片大功率LED。

具体实施方式

框架（1）作为远光灯和位置灯共同的机械支撑并且起到密封作用。远光反射面（2）为自由曲面，表面为镜面，将多芯片大功率LED（6）发出的光反射汇集达到远光的配光要 求。远光灯与位置灯之间由远光散热体（5）隔开，多芯片大功率LED（6）固定于散热体表面。位置灯LED（4）由8颗小功率LED组成，每个LED配有一个独立的位置灯反射面（4），位置灯LED（4）呈V字排列，左右对称。

图5 远光灯的机械结构图

1、框架

2、远光反射面：自由曲面配光设计，可满足远光灯配光要求

3、前位置灯反光面：位置灯通过反射与直射光满足配光要求

4、位置灯LED

5、远光散热体

6、多芯片大功率LED：侧发光，光线全部反射汇聚达到准要求。

近光灯：

为了克服现有的汽车灯具不能直接将光源替换为LED光源的困难，采用多芯片大功率LED作为光源，采用多椭球反射面、挡板、透镜构成光学结构以已形成近光光型。

技术方案：采用3个相同的光学单元叠加以实现足够的光通量。每个单元采用多椭球反射 面将多芯片大功率LED光源发出的光进行汇聚，经挡板遮挡住部分光线以形成明暗截止线，光线再经透镜汇聚后得到近光灯所需光型。每一个单元配有散热底座，以保证LED对温度的要求。

以LED光源实现了近光灯的配光要求，同时又可满足LED对散热的要求，提高了灯具寿命和效率。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图6是近光灯的机械结构图，图中1为衬框，2非球面透镜，3为挡圈，4为M4螺钉，5为挡板，6为M3螺钉,7为多椭球反光杯，8为M4螺钉，9为散热体，10为多芯片大功率LED，11为M2螺钉。

图6近光灯的机械结构图

衬框（1）起到固定透镜（2）的作用，螺钉（4）配合挡圈（3）将透镜（2）固定于衬框之上。透镜为非球面透镜。挡板（5）一个边缘为Z字型，用以形成近光明暗截止线。挡板（5）通过螺钉（6）固定于多椭球反光杯（7）上。多椭球反光杯（7）与散热体（9）通过螺钉8进行固定。光源（10）固定在散热体（9）上，散热体（9）背面制作岐片，并留有通孔以便热管散热之用。多椭球反光杯（7）反光部分为多椭球反射面，光源（10）位置处于多椭球反光杯（7）第一焦点附近。光线经光源发出，一部分光经反射面反射后与直射光经挡板形成明暗截止线，再经透镜后射出。透镜(2)位于多椭球反射面第二焦点附近。1.4散热结构：

采用以热管为导热装置的散热结构，热管由管壳、吸液芯和端盖三个部分组成。将管内抽至较高的真空度后充以适量的工作流体，使得紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。主要是利用工作流体的蒸发与冷凝来传递热量（热管工作流体涵盖从低温应用的氦、氮，到高温应用的钠、钾等液态金属；较为常见的热管工作流体则有氨、水、丙酬及甲醇等），构造如图7所示。

图7 热管构造图

如图8所示，热管实现热量转移包含了以下六个相互关联的主要过程：(1)热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到（液－－－汽）分界面；

(2)液体在蒸发段内的（液－－汽）分界面上蒸发；(3)蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段；(4)蒸汽在冷凝段内的汽．液分界面上凝结；

(5)热量从（汽－－液）分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源；(6)在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。

图8 热管热量转移图

（1）近光灯散热结构

采用热管散热器作为多芯片大功率LED光源的散热装置，将灯室内LED光源产生热量有效导出至灯室之外，并具有调节功能，能够进行近光灯光型的调节。图9所示为近光灯散热结构。

图 9近光灯散热结构

1、图中散热翅片

2、热管

3、热管固定体

4、调整齿轮组一

5、调整支座固定架一

6、散热基体

7、固定支座组

8、固定支座组固定架

9、条形封装LED

10、调整支座固定架二

11、调整齿轮组二

具体实施方式

调整齿轮组一、二，固定支座组把散热体与灯壳有效的连接，并可通过调整齿轮组把上下，左右调整近光光形。

1，2，3为散热翅片组，翅片焊装在热管上，热管焊装在热管固定体上。

4、5、.6、7、.8、9为散热基体组件。

安装时先把散热基体组件装入灯壳内，然后把散热翅片组件从灯壳后部装入，通过螺钉固定。

（2）远光灯散热结构 如图10所示为远光灯散热机构

图10 远光灯散热机构

1、散热翅片

2、热管

3、热管固定体

4、调整齿轮组一

5、散热基体

6、条形封装LED

7、固定支架

8、固定支座组

9、调整齿轮组二 具体实施方式

调整齿轮组一、二，固定支座组把散热体与灯壳有效的连接，并可通过调整齿轮组把上下，左右调整近光光形。

1，2，3为散热翅片组，翅片焊装在热管上，热管焊装在热管固定体上。

4、5.6.7.8.9为散热基体组件。

先把散热基体组件装入灯壳内，然后把散热翅片组件从灯壳后部装入，通过螺钉固定。

图11 远光灯散热机构

5、电源与控制

1）、整体方案：选择MAXIM 16831作为驱动控制芯片，加外围电路组成驱动电源。

近光灯：

输入电压12V，低于8V自动关断；

输出60V、700mA，高于70V自动关断； 远光灯：

输入电压12V，低于8V自动关断； 输出45V、700mA，高于55V自动关断；

注：根据之前做的LED驱动电路经验，不存在1颗管子失效而对其它管子的过压冲击问题。

优点：①输入电压：6V—76V，可满足近光灯电源工作电压要求及其保护要求；

②可实现升压拓扑结构，符合汽车近光灯电源需求（输入电压12V，负载电压55.5V）；

③具有模拟调光和PWM调光功能，方便实现控制功能；

④就有输出过压、输入欠压、过热保护；

⑤芯片工作温度范围-40—125℃，能满足工作环境的需求。

图12 驱动电路

2）控制部分

电流随温度实时控制：选用Epcos 10K、NTC、8052型、0603封装热敏电阻作为温度采集器件，用新华龙C8051F330型单片机作为控制芯片，实现温度的实时采集、显示，并根据采集的温度输出占空比可调的PWN信号，接驱动芯片的 Dim脚，调节LED亮度。

新华龙C8051F330型单片机自带10路A/D转换，可输出占空比可调的PWM信号，电路结构简单，工作温度-40—85℃，适合汽车近光灯的温度采集、反馈控制。

LED明、暗两档控制：用驱动芯片MAX16831的模拟调光功能实现

车内指示灯是ＬＥＤ温度超过１２０度车载12V电源车灯控制电路ＰＷＭ信号车灯电源档位信号明暗档位开关是否有档位信号有 <700mA的一个电流值 是否有PWM信号无有 在700mA上下浮动的电流无 ７００ｍＡ电流温度反馈信号ＬＥＤ车灯 图13 控制部分框图

模拟与分析结果

对设计采用光学设计软件ASAP进行了了光学建模和仿真，测试屏幕在车灯前方25米处，仿真结果如下： 2.1、远光灯配光曲线

图14 远光灯配光曲线

2．2、近光灯配光曲线

图15近光灯配光曲线

2.3、转向灯配光曲线

图16 转向灯配光曲线

对于散热，采用ICEPACK散热分析软件进行了模拟，结果如下：

图17 远光灯散热分析

图18近光散热分析

3工艺标准与检测方法

目前，对LED车灯还没有正式的国际和国家标准。项目组同全国汽车标准号委员会合作，在对国内外相关车灯的标准法规的广泛研究的基础上，归纳总结了国内外标准对LED前照灯的技术要求，在此基础上，针对LED光源及车灯的技术特点，对LED车灯及LED光源模块的要求的测试技术进行研究，起草制订了我国对LED前照灯的国家标准，目前已经完成起草制订工作，等待全国标准化委员会的批准和颁布。

4研究成果介绍

已发表的论文：

李寅涛.基于IRS2540控制器的大功率LED电源.光机电信息.2008年第10期 王彩凤.Thermal Analysis of high power LED on heat sink.半导体光子学与技术2008年第三期

丁柯.New high efficiency LED lighting solution.半导体光子学与技术2008年第三期

燕坤善.一种LED汽车头灯驱动电路.天津工业大学学报 2009年第一期 高铁成.球投射式LED汽车前照灯光学设计.学技术.2008.年第12期 高铁成.LED汽车前照灯的研究.源与照明.2008年第4期

高铁成.LED汽车前照灯的发展历程.照明工程学报.2009年增刊

阎春光.基于ASAP软件的LED光学特性模拟.现代显示.2008年第9期 已申请专利：

1、一种LED电路的驱动方法

2、一种汽车前照灯的远光位置组合灯

3、一种新型功率型LED汽车灯的热管散热结构

4、大功率LED汽车远光灯

5、一种LED汽车灯的驱动电源及控制模块

6、LED汽车前照远光灯散热结构

7、一种汽车前照灯近光灯

起草标准：

1、汽车LED前照灯标准，已经完成报批稿，并在2009年初向国标委申报，等待批准发布。

2、汽车LED前雾灯标准制定计划项目，已经申报，等待国标委的批复立项。

2.国内LED车灯发展情况 篇二

一、国内现代学徒制的发展现状

从世界范围看,德国、瑞士、英国、澳大利亚、新西兰等国家都广泛开展了现代学徒制。教育部于2015年8月公布了首批现代学徒制试点地区及单位名单,从此开始了我国现代学徒制的探索之路。现代学徒制不同于传统的学徒制,而是由企业和学校共同推进的一项育人模式,其教育对象既包括学生,也包括企业员工。学生一部分时间在企业生产,一部分时间在学校学习,这就导致出现了“学校热,企业冷”的困境。企业一般是以营利为目的,从事生产、流通或服务活动的单位,学徒的学生身份让企业有很大顾虑,学徒学生具有双重身份,在学校是学生,在企业是员工,虽然政府提倡“招生即招工”的做法,但部分学生尚未达到18周岁,与禁止使用童工的法律相违背。若学生短期之内离开,还会影响企业生产秩序。此外,有些家长希望孩子学习更多的文化知识而非实践能力,多接受学校教育而非到企业锻炼,还有学生和家长担心参与学徒制可能会沦为企业的廉价劳动力。

二、针对问题探索解决方法

从制度建设角度看,现代学徒制目前还没有统一的学徒培养标准,试点地区及单位应采取有效措施科学地、循序渐进地开展此项工作,最终形成全国统一的培养标准。

(一)解读文件精神

按照教育部《关于开展现代学徒制试点工作的意见》和《关于开展现代学徒制试点工作的通知》的有关要求,结合试点地区职业教育实际,确定现代学徒制试点工作内容,包括推进招生招工一体化、改革人才培养模式、共同开发课程体系、校企互聘共用师资、建立健全现代学徒制管理制度、以特色载体推进特色现代学徒制研究等内容。

(二)初步构建校企合作平台

现代学徒制是对传统学徒制和学校教育制度的重新组合,主要特征是学生和学徒身份相互交替,表现为招工即招生,首先解决学生的员工身份问题;校企共同负责培养,共同制订培养方案,共同实施人才培养,各司其职,各负其责,分工合作,共同完成学徒学生的培养。

(三)校企相互调研考察

学校成立项目组,与企业展开现代学徒制的实施背景、推进过程、进展情况以及双方在招生招工、学徒培养、课程开发、互聘师资、学徒制度管理等方面进行深入的交流,进一步明确校企权利义务和工作分工,建立定期研讨机制等方面达成一致,制订相应的计划和方案。企业进入校园考察其教学设施设备、师资力量、学生素质,使企业看到参与现代学徒制的意义和益处。

(四)制订相应的教学管理与运行机制

学校项目组与企业可共同拟定《现代学徒制试点实施方案》《现代学徒制申报书》《学校与试点企业和学生三方协议》;开发《现代学徒制人才培养方案》;建立体现现代学徒制特点的“校企主导,双重监管”的教学管理规程、学籍管理办法和双导师的选拔、培养、考核、激励方案;开发基于学徒岗位的课程体系和课程标准;制订学徒管理制度和学徒证书获取制度;形成现代学徒制考核评价体系等内容。

(五)校企共同选拔,动员学生积极参与

采用学校推荐、企业面试甄选的方法,从试点学校选出一部分学生作为学徒学生。学校应向学生及家长传达教育部和吉林市开展现代学徒制试点工作有关文件精神,介绍学校成为现代学徒制试点工作单位的工作进展情况,并对现代学徒制的内涵、试点工作意义等进行解读诠释,并就现代学徒制的核心要素、实施步骤、具体程序、教学运行、特色试点和就业情况等方面进行讲解,动员学生能够积极参与其中。

(六)变革教学组织和管理模式

依据培养过程中学生发展的共性和个性需求选择教学组织方式,实行校企共同参与的柔性化的教学管理模式,校企共同实施课程管理、共同评价课程实施效果和评估高技能人才培养绩效。

从学校角度来看,在专业课教学上不断完善与改进“行动导向教学法”等教学方法,一是摒弃枯燥乏味的理论知识讲解,注重学生综合能力的培养,结合在企业一线维修实际,注重知识的实用性。注重培养企业中必须掌握的分析能力、沟通能力等综合能力,提高学生学习的积极性。二是以企业的真实维修案例作为情境载体,以工作过程为导向安排相应的教学。教师选取典型的工作任务,经过教学化的处理,作为情境载体,让学生按照“资讯—计划—决策—实施—评估—总结”的过程完成相应的工作任务。三是将学生学习变被动学为主动学,教师变主动教为引导学生学习,教师按照工作任务的难易程度,由简入深,逐步安排相应教学,教师可首先通过上课引入案例,引起学生学习兴趣,指导学生收集相应资料,进行小组讨论,教师对讨论结果进行监督检查,鼓励学生进行分析讨论,逐步完成学习任务。

(七)应采取考核的形式定期对学徒学生的学习情况进行检查

由学校和企业组成的考核组联合对学徒学生进行考核,考核内容应包括专业理论知识、岗位实际操作、学徒自我评价和企业师傅对学徒学生的日常评价。考核评价结合企业生产实际,采用教学、生产、鉴定相结合的过程性考核方式。其中,专业理论考核是在企业学习阶段,由校内教师和企业师傅按照现代学徒制专业教学标准规定的各项教学内容进行考核评价,包括平时考核与期中考核两个方面,重点考查学徒学生在每个岗位实习理论知识的掌握程度;生产评价是在企业生产阶段,让学徒在实际工作环境中现场操作,由企业师傅针对学徒的岗位工作任务完成情况而进行生产方面的评价,包括职业素养、工作态度、实习表现和解决实际问题能力等,重点考查学徒学生在每个岗位实习专业技能的掌握程度。通过这种考核形式,以确保学徒学生在岗位实习期间根据岗位要求所需要的专业技能,提高学徒的就业基础能力、岗位核心能力和职业迁移能力,进而实现“人人有技能,个个有特长”的现代学徒制培养目标。

(八)注意过程材料的积累

在开展现代学徒制试点工作过程中,应注意现代学徒制申报书、学校与试点企业和学生三方协议、招生招工方案等材料的制定与整理,除此之外还包括现代学徒制人才培养方案、教学管理规程、学籍管理办法和双导师的选拔、培养、考核、激励方案、基于学徒岗位的课程体系和课程标准、学徒管理制度和学徒证书获取制度等等。

积极推进现代学徒制的意义在于:促进行业、企业参与职业教育人才培养的全过程,不断提升“校企联合培养,双主体育人”模式的人才培养质量;更好地推进“双证书”制度的推广;推进“双师型”教师队伍建设,创新职业教育招生制度、管理制度和人才培养模式;加快完善现代企业劳动用工制度,解决合作企业的“招工难”问题。推进现代学徒制不只是学校和企业需要付出努力,还需要政府的大力支持。由于我国职业院校分属不同部委主管,在培养思路方面,人社部更关心企业需求和学生职业发展,教育部更侧重学校发展和学生学历需求,可以说,现代学徒制是一种与人才培养相关联的经济制度,各部委都应参与其中。

此外,参与现代学徒制的学生应得到相应的资金支持,参与企业也渴望得到政府各方面的帮扶。南北方各试点地区应均衡地开展工作,如果地方政府只是将上级文件精神下达,一切后续工作只依靠企业和学校领导间的协商合作,此项工作终将难以开展。

参考文献