世界各地進行的大量研究顯示，在夜間發生的道路交通事故比例要大許多，這是由於駕駛員在夜間駕車時遇到的較差照明條件所致。

圖一 : 近年來頭燈技術已成為汽車工程團隊的主要關注點之一。

駕駛員能夠看到更清晰的視野，發生事故的幾率就越小，因為可以有更長時間對前方的狀況作出回應，從而減少發生碰撞的可能性，並且儘量降低傷害。提高汽車頭燈運作性能可以使汽車製造商相應的車型更加安全，因此，近年來頭燈技術已成為汽車工程團隊的主要關注點之一。

過時的照明技術

多年來，鹵素和氣體放電式（HID）氙氣燈一直是汽車頭燈的主要候選技術。由廣受尊敬的標準組織國際電子電機委員會（IEC）編制的測試資料表明，在耗電35W時，氙氣HID燈可以提供強度為3,000lumen的光輸出，而鹵素燈則需要大約55W的功率才能產生1,450lumen。氙氣HID燈比鹵素燈具有更長的平均壽命（2,500小時相較500小時），並且不會隨時間推移而產生傾斜。相反，鹵素燈則建議每三年更換一次，因為調整光束的最佳傾斜角度可能會滑動。

氙氣HID頭燈的不足是需要比鹵素燈更高功率的電源，因此控制器和變壓器都是強制要求。不同國家的法規也可能意味著需要額外的設備（例如鏡片清洗和自動光束高度調節器）。必須承認，氙氣燈技術相較鹵素燈確實有助於提供更好的前方道路照明，但測試已證實這種效果隨著距離的增加而顯著下降（超過75米後剩餘照度很少）。正是氙氣HID燈和鹵素燈各自功能的局限性意味著它們現在開始被基於LED的技術取代。

採用固態技術之汽車頭燈

LED已經用於汽車內部照明相當長時間，可為車內乘客提供多種顏色選擇以適應乘客的情緒，並可使旅行時的環境更為舒適。LED也可用於尾燈、轉向指示器等。現在，它們也越來越普遍地用於汽車頭燈，這在高端車型中尤為明顯，並且隨著生產批量的不斷增加，LED在低端車型方面的吸引力也開始變得更加明顯。

如你所料，基於LED的汽車頭燈可以勝過剛剛討論過的兩種已有技術。首先，其效能要高很多，產生相同水準的照明，平均下來相較鹵素燈泡減少80％的功率，相較氙氣HID燈減少60％的功率，這對車輛的電力消耗具有正面效果，可以獲得更高的燃油經濟性。

LED在汽車環境中還可提供許多其他優勢。LED運作更加穩定，平均壽命約為10,000小時（相較傳統燈泡長20倍）。它們產生的光輸出具有更好的定向，光束很窄，因而照明可以非常精確。相較白熱燈，這些LED的回應時間也提高了200ms。可以為駕駛員提供更長的回應時間，例如前面車輛亮?車燈的狀況。

其它層面

固態汽車頭燈不僅具有運作性能和使用壽命等優勢，使這種技術具有強大吸引力，除此之外，這種技術還可以提供相較白熱燈更廣泛的特性和功能。

這裡給出一個重要用例， LED矩陣可以控制運作，從而能阻止部分前光束。因此，相向而行的車輛駕駛員（以及行人和野生動物）不會感到眩目，從而有助於減輕可能造成的嚴重交通意外。Audi A8等一些車型已經在使用一列微小的數字微鏡來實現這一目標。

LED頭燈產生的光束形狀也可以改變，以便更好地應對周邊環境，例如道路的傾斜和彎曲等狀況，並確保最佳照明主要集中在最需要區域。這種主動頭燈轉向（AFL）技術，有時也稱為主動調整頭燈（ADB）技術，無需電機和類似設備，僅仰仗電子設備進行所需的光束更改。

另一個有價值的特性是當車速增加時，能夠擴大光照的範圍，因而駕駛員將能夠有更多時間來識別和回應前方任何問題。

不言而喻，採用經受嚴格標準化測試的LED非常重要。LED的突然意外故障可能會極大地危及道路使用者的安全。國際電子電機委員會已經發佈了汽車LED的確定性標準IEC 60810:2017，該標準總體上是基於汽車電子委員會（AEC）針對矽半導體的早期標準，解決了整合到任何道路車輛中的LED相關問題。

當然，領先的製造商認識到了相容標準的必要性。Lumileds的LUXEON F產品系列由高功率、1.9mm x 2.3mm格式LED組成，並且完全符合AEC-Q101標準和歐洲經濟委員會（ECE）關於顏色的規格。這些產品旨在支援包括AFL在內的汽車功能智慧系統，並滿足外部照明系統嚴格的可靠性、性能和壽命測試要求。該產品系列尺寸很小，即便在某些空間非常有限的應用狀況下也可進行部署，其業界領先的散熱性能可以簡化附帶的散熱元件。Osram的Oslon Black Flat S 系列由表面黏著LED組成，輸出為1650 lumen，每個封裝中最多有5個可單獨控制的發光元件。它們不僅能使頭燈光束成形，而且可以在需要時阻擋特定區域。

圖二 : Lumileds的 LUXEON F產品系列。

用於上述主動光束調整用途的LED需要提供相較以往技術更大的光強度。因此，當涉及到支援的驅動電路時，需要額外的增強性能，以便能夠將足夠大電流輸送到發光元件。Texas Instruments的TPS92515-Q1是一個多通道、高邊（high-side）線性控制器IC，可配置為在分流FET調光週期的開/關期間保持恒定的峰間紋波（peak-to-peak ripple），從而在整個分流FET調光範圍內保持線性回應。它整合了一個高精度的片上脈波寬度調變（PWM）發生器，支援電流降額。這樣可以在高輸入電壓條件下保護外部MOSFET，以確保系統可靠性。

在頂級豪華汽車市場，光電技術的創新使得下一世代道路安全機構（如ADB/AFL）成為可能。然而，所有這些都必須付出代價，很大程度上是源於與之配套的附加電子電路。當下的訣竅是生產更具成本效益的解決方案，以滿足更廣泛的車輛需求。和以往任何技術一樣，在達到一定規模經濟後，所有LED相關應用都會發生。

（本文作者Mark Patrick任職於貿澤電子）