三、不同的應(yīng)用層面 對于亮度需求也有所不同

　　基本上，以流明亮度的需求來看，一般在汽車內(nèi)部所使用的照明設(shè)備大約需要80流明的亮度，大多采用表面黏著型(Surface Mount Technology;SMT)的封裝方式，單體封裝約為2流明輸出之多，其發(fā)光效率則可以達到1520lm/W之間。其次，車用的第三煞車光源則約略需要30流明的亮度，一般采用直徑5mm的炮彈型(Lamp)封裝技術(shù)，借以加強設(shè)計光照角度及強度，再透過樹脂透鏡安裝在發(fā)光元件上，而達到對光的調(diào)節(jié)，其單體封裝亮度約4流明，發(fā)光效率則可達2040lm/W。至于，汽車尾燈對于亮度的要求，約在300500流明之間，一般采用1W的SMT封裝技術(shù)，單體封裝亮度約1020流明，效率可達1540lm/W。

　　圖說：受限于發(fā)光亮度不足，在過去之前，LED大多是作為車內(nèi)指示燈或是照明用上，而近幾年才開始運用在第三煞車燈、尾燈、方向輔助燈等。

　　以上是安裝在汽車上實際作為車體的光源量測數(shù)據(jù)，而目前LED廠與車廠正積極合作，試著將LED導(dǎo)入前照系統(tǒng)(頭燈、霧燈)中，其中車廠對于頭燈的亮度需求約2，000流明的白光，LED廠目前則應(yīng)用高瓦數(shù)的SMTLED封裝架構(gòu)，每單體封裝可輸出100200流明，效率預(yù)期提高至50100lm/W，目前使用于車上的燈源可區(qū)分為白熾燈泡、鹵素?zé)襞?、氣體放電式燈泡與LED光源。

　　四、如何開始著手LED汽車頭燈設(shè)計

　　(一)規(guī)范要求

　　開始著手設(shè)計頭燈之前，應(yīng)先考慮法規(guī)上的相關(guān)規(guī)定，包括光型亮度、環(huán)境測試、亮度衰減等需求，進一步考慮相關(guān)光學(xué)設(shè)計，機構(gòu)設(shè)計，耐熱設(shè)計與電控設(shè)計等細(xì)節(jié)，對于LED而言，光學(xué)設(shè)計的考慮除了反射罩設(shè)計之外，尚需考慮LED本身的出光光型，不同的封裝型態(tài)將產(chǎn)生不同的光型輸出，進一步將影響反射罩或成像透競的要求，與傳統(tǒng)頭燈設(shè)計需考慮不同燈泡(H1、H4、H7、H11等)類似。

　　在傳統(tǒng)的頭燈設(shè)計上，燈泡本身的光子釋放來自加熱鎢燈絲，不會因自身發(fā)出的熱或來自引擎室的高溫而影響亮度輸出，散熱重點落在整個頭燈腔體的均溫設(shè)計而非燈泡的散熱，但在頭燈材料的選擇上則需考慮是否可承受來自燈泡的高溫，如汽車頭燈腔體約承受100℃的溫度，霧燈腔內(nèi)溫度可高至300℃，所以在此選用的材料一般都以耐熱材為主。然而對于LED而言，其光子釋放來自于PN界面的能階跳動，與溫度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，溫度越高則光源輸出越弱，因此散熱成為LED作為光源設(shè)計的重要課題。

　　(二)光學(xué)設(shè)計

　　光學(xué)設(shè)計時先考慮法規(guī)需求，討論視角與強度關(guān)系，以近燈為例須針對其特殊的15度揚角設(shè)計。在傳統(tǒng)的燈具設(shè)計上由先期的利用反射罩配合透鏡刻紋作角度與強度的控制，演變成為利用反射罩直接控制強度角度，也發(fā)展出利用成像方式的魚眼透鏡設(shè)計法。不論何種的設(shè)計方式都須先考慮選用光源的特性，特別是角度與強度的光型輸出(Beampattern)，對傳統(tǒng)的光源而言，大多為柱狀光源，可產(chǎn)生類似蝴蝶外型的光型輸出，進而發(fā)展出來與之搭配的透鏡、反射罩、擋板、透鏡等光學(xué)組件。而利用LED作為光源設(shè)計燈具時，需重新考慮其光學(xué)特性由傳統(tǒng)的柱狀光源變?yōu)槠矫婀庠?，進而搭配外部的光學(xué)組件而產(chǎn)生不同組合以應(yīng)用于不同產(chǎn)品，依照德國車燈大廠HELLA的設(shè)計分類，可將光源分為八大類。

　　LED目前的單位面積發(fā)光量尚不及鹵素?zé)襞菖c放電式燈泡，想得到相同的流明輸出，LED需要較大的封裝面積。隨著光源輸出面積的增加，光學(xué)設(shè)計的難度也隨之提升，所以在現(xiàn)有的概念車上，都以模塊化光學(xué)設(shè)計取代既有的單一燈室設(shè)計，利用多組燈源達到傳統(tǒng)燈具的照明水平，除了降低光學(xué)設(shè)計的難度，也增加車體造型的設(shè)計感。

　　圖說：透過平直散熱片散熱的空氣流動應(yīng)用計算型流體動力學(xué)模擬，散熱片區(qū)域中的空氣進行流通出口，增加LED的散熱效能。