前照灯

汽车的前照灯一般有白炽、卤素、氙气等类型。随着汽车技术的不断发展，过去那种白炽真空灯已先后被淘汰。现在汽车的前照灯以卤素灯、氙气灯为主。

卤素灯，就是在灯泡内渗入少量的的惰性气碘，从灯丝蒸发出来的钨原子与碘原子相遇反应，生成碘化钨化合物，当碘化钨化合物一接触白热化的灯丝(温度超过1450℃)，又会分解还原为钨和碘，钨又重新归队回到灯丝中去，碘则重新进入气体中。如此循环不已，灯丝几乎不会烧断，灯泡也不会发黑，所以它要比传统的白炽前照灯寿命更长，亮度更大。现在的汽车普遍采用的都是这种前照灯。

卤素灯有其独特的配光结构，每支灯光内有两组灯丝，一组是主光束灯丝，发出的灯光经灯罩反射镜反射后径直向前射去，这种光源就是我们平时所说的"远光"。另一种是偏光束灯丝，发出的光给遮光板挡到灯罩反射镜子的上半部分，其反射出去的光线都是朝下漫射向地面，不会给对面来车的驾驶者造成眩目，这种光源就是我们平常所说的"近光"。

氙气灯，英文简称是HID。它所发出的光照亮度是普通卤素灯的两倍，而能耗仅为其三分之二，使用寿命可达普通卤素灯的十倍。氙气灯极大地增加了驾驶的安全性与舒适性，还有助于缓解人们夜间行驶的紧张与疲劳。驾车者可在第一时间内发现危险，从而获得足够的反应时间，很大程度减少了夜间事故发生率。目前国内推出的全新奥迪、帕萨特、别克君威、马自达等豪华款均配备了氙气前照灯。从市场上看，氙气前照灯将会成为市场的主流。

传统头灯使用的卤素灯泡是利用"燃烧式发光"方式产生照明，而「HID」则是利用「跳电式发光」来照明。前者就像烤肉时，火炭上所发出的光;而后者则类似工厂工地上电焊时所发出的光，这两种光哪一种比较亮呢?你不妨实际观察比较一下。根据实验数据显示，「HID」发光的亮度是传统头灯的三倍，照射距离则为传统头灯的两倍。

LED前照灯指采用白色LED的汽车前照灯。丰田在2007年5月17日发布的最高级混合动力车"雷克萨斯LS600h"上全球首次配备了白色发光二极管(LED)前照灯。寿命长达1万小时，点亮所需时间不超过0.1秒。功耗比HID灯的普及产品要低，与HID灯高端产品相当，今后如进一步改进，功耗预计会更低。

白色LED技术进步显着，目前已经有超过荧光灯和HID灯，发光效率达到100lm/W的产品面世。单个白色LED的光通量达到100lm以上的产品也不断涌现，在照明领域的应用正在加速推进。雷克萨斯LS600h的汽车前照灯采用了5个光通量为400lm的白色LED,实现了辅灯(Low Beam)所必须的亮度。产品由小丝制作所开发。

由小丝制作所开发，配备在丰田汽车的"雷克萨斯LS600h"上的前照灯，面向辅灯使用了5个白色LED灯。每个白色LED灯使用一个白色LED模块。

开发过程中碰到了确保亮度，降低功耗以及需采取发热对策等课题。亮度至少需要与卤素灯相同的20Mcd/m2.而白色LED只有数Mcd/m2.为此，在封装内配备了4个约1mm见方的大尺寸蓝色LED芯片，每个芯片可输入2.5W(输入电流为700mA)，整个LED前照灯LEDheadlamp封装合计10W的电力。由此，得到了25Mcd/m2的亮度。

但是给每个芯片都提供大电力，发光效率会降低。与HID灯相比，雷克萨斯LS600h的前照灯实际工作时的发光效率仅为40lm/W,这意味着功耗较大。为此小丝制作所对光的有效利用做了改进。具体做法是对配备的多个白色LED灯分别给予各不相同的配光特性，制成配光图案。与在一个灯上制作复杂的配光图案时相比，降低了光损失。

小丝制作所还改进了远光照射时的白色LED灯构造。远光灯需要照射水平线下方的配光图案。原来的方法是遮光形成图案，而此次利用名为"光束整形器"的镜子，使射向水平线以上的光线改变方向。通过上述措施，可将白色LED发出的全光通量的半数以上提供给前照灯。与只能提取全光通量1/3左右的HID灯和卤素灯相比，效率大幅提高。实现了与"雷克萨斯LS460"采用高端HID灯作为前照灯时相同的功耗。

存在发热课题

为确保寿命，小丝制作所还悉心研究了发热对策。此次的LED前照灯模块必须安装在与LS460使用HID灯时相同的空间内，所以需要在限定的形状内采取发热对策。因此，首先改进了LED芯片，使其在接合温度即使高达150℃时也能使用。

其次，芯片上方封装的材料使用了玻璃，从而抑制了LED点亮时发热而导致的劣化。这种玻璃材料比通常用于封装材料的环氧树脂和硅树脂要难以劣化，即使在接合温度为115℃时，连续点亮8000小时，亮度也不会降低。而其他公司的产品在点亮5000小时后，就会发生10%以上的劣化。

另外，为了散发白色LED发出的热量，在灯的外壳上设置了散热片和散热管。在LED前照灯的试制品中，很多都是利用散热片和冷却风扇来散热的。但设置冷却风扇，会增大前照灯模块的体积。为此，此次采用了内部装有纯净水的散热管，使得不使用冷却风扇也可散热。