论LED车灯的正确姿势—光的进化论及LED革了谁的命

观点｜LED少数派

LED大灯如果按消费级别可分为：

1、低阶标准型：使用大功率LED的反射式灯泡，直接替换传统卤素灯，主要针对后装市场；

2、中阶车型：采用功率较低但颗数较多的灯具形式，例如奔驰C系大灯；

3、高阶车型：使用更先进的自适应大灯技术，利用更多LED光源数实现对光照区域的精准控制，奔驰E系第二代几何多光束大灯便多达84颗LED光源，搭载于S级车型的第三代大灯更变态，每个大灯3组光源，每组光源包含1024个可控光点，尺寸却更小；

4、概念型：由于LED光源数最终受限于大灯体积，因此激光光源开始被看好，但仍需与LED混搭，宝马和欧司朗合作的激光头灯项目近日就荣获2016德国未来奖提名(实际上奔驰第三代LED大灯技术也是由欧司朗主导)。

港真，这个数字有待证实，但欧司朗确实很牛

LED少数派预测，占据车灯较大利润份额的将是高端产品，而销量较大的则是替换型的低端产品。目前国内LED厂商尚处于初级阶段，而且由于车灯行业处于相对封闭的环境，灯厂需在技术积累的基础上作为车厂的系统供应商而不仅仅是卖产品，所以进入门槛较高。

可以预见，大部分国内LED厂商仍然只能在低端挣扎。

虽然说中国制造业已经非常适应低端的打法，但这是以成熟的产品和成熟的市场为基础的。问题是目前的替换型LED车灯在产品结构上普遍存在着隐患，从严格意义上来讲它不是一个值得信赖的产品（建议看一下少数派之前的推送《论LED汽车大灯的正确姿势——理想与现实的差距》）。

既然有那么多问题，为何目前国内市场上的汽车大灯基本上都是这种设计呢？我们先来看看《汽车大灯各种光源的性能对比》表。

请注意：表格所对比的是各种光源，而不是使用了这些光源的整个大灯，原因在于卤素灯和氙气灯在整个车大灯里仅作为光源存在，它们自身是独立的。而LED和激光不仅可作为光源，更可以做成一体化的产品，形态万千而且性能表现也不一致，这恰恰是本篇文章想要探讨的。此外，“好、中、低、差”也只是各种光源横向比较后的一种可以辨别其高下的描述，不带绝对性。

卤素灯→氙气灯→LED→激光，这就是汽车大灯的进化路径。我们可以简单地认为后来者是用来替换之前产品的。但氙气灯显然未能成功将卤素灯替换下来，原因在于其启动速度慢以及需要加装透镜等，而卤素灯仅用一招便将其制服——便宜。由于激光大灯还处于概念期，因此现阶段LED要挑战的依然是卤素灯。

那么，LED是要革掉卤素灯的命吗？

我们来看一下汽车大灯的使用环境：第一，空间。大灯作为车身外观而且是前脸的一部分，空间受制于车的外形设计，而要时尚好看，大灯在可见部分就不可能做得很大，所以大灯工作于一个狭小的空间。第二，温度。大灯处于发动机舱，工作环境温度相对较高，可达70-80°C。第三，光学。汽车前大灯对光学有严格的要求(看下图)。此外，目前还有一些国家和地区的法律规定车头大灯只能采用单一光源。

汽车前照灯国标GB 25991-2010中关于配光要求的图

现在可以回答本文的第一个问题了：为何目前市场上的汽车大灯基本上都是这种设计呢？

正是上面这些严苛的条件，使得设计全新LED大灯的技术壁垒要比一般的照明灯具高。而对于这么多要求，最简单的方法就是——用LED去粗暴地模仿卤素灯(跟LED灯丝灯一样的套路)，效果一样没毛病。当然，这只是国内厂家的想法。

这种做法的最大好处是保留了原车灯结构。基于替换卤素灯泡的思路，厂家甚至轻易就放弃了对反射灯碗的适配，因为只要把LED灯做成和卤素灯一样就可以了…So Easy 妈妈再也不用担心我的研发。但是，这也就不可能给用户带来新的功能和超预期的体验。

那…替代的意义呢？

节能？寿命？光效？值几个钱？

对一般车主来说，大灯绝对算不上是使用频率很高的功能，所以你说节能，那还不如开窗关空调节能；你说寿命长(先不管真假)，铲屎官绝对是走夜路较多的人了，但某厂赠送的卤素车灯用了4年也没坏啊；你说光效好，请先搞清楚你要的是看起来亮还是照起来亮。

需要提醒的是，即便是这种替换型的LED车灯，价格也比卤素灯高出很多，就算性能真的有所提升，用户也已经为此付出了代价，少数派实在搞不懂灯厂的优越感从何而来。更何况，LED大灯的性能还不一定如灯厂所宣称的那么好呢。

前面我们在说大灯的使用空间时，提到过“大灯在可见部分就不可能做得很大”，这里的关键词是可见部分。由于LED大灯极力模仿卤素灯，所以它的命运也被局限于这狭小的部分——就是灯碗和灯罩之间的空间。

首先带来的是散热问题。LED耐温能力低，本身对散热的要求就比卤素灯高，加上光源直接散热面积小，不容易散热，所以散热器件必不可少。但受限于大灯可见部分的空间，散热器件只能后置于发动机舱内，并不能直接接触发热点，这对LED大灯来说是一个很大的隐患。于是有厂家想到了风扇，但是对发动机舱80度高温的环境来说恐怕力所不逮，何况在恶劣的工作条件下风扇反而增加了大灯的损坏几率。

其次是光效问题。LED简单替代传统卤素灯的同时，离不开对反射灯碗的依赖。在这种产品形态下，LED光源的优势根本无从发挥。而奔驰使用的LED大灯则采用了完全不同的设计理念，其通过透镜进行配光，彻底摈弃反射型配光器件。少数派认为这才是正确的汽车大灯形态。

反之，国内厂商借助反射灯碗的LED大灯从产品形态来讲就有劣势。请注意这是产品形态的问题。对这类问题，技术能给出的解决手段非常有限。为什么抛弃了反射型配光器件而通过透镜进行配光的产品更合理呢？

就让我们从LED是不是照明行业的一次革命，以及LED到底革了谁的命？这两个问题说起。

LED是不是一次照明的“革命”？

答案…是肯定的。

让我们从两个方面来说明这个问题。第一，在2014年的时候LED照明的基础产品——蓝光LED获得了诺贝尔奖，这表明主流科学界一致认为这是一次重大的发明。

除了这个看上去像科学界自嗨的理由以外，在实际应用当中，我们经常会有这样的经验——LED照明的实际照度通常会是传统灯具的一倍。而对比二者的发光效率——每瓦发出的流明数(发光量)，其实并没有那么大的差距。

以荧光灯管为例，其发光效率在70-80lm/W左右。而现在的LED灯的发光效率好的也就在100lm/W的样子。但是往往二者的照度能差一倍左右。造成这个的原因是——我们对光的控制方式不同！

在照明发展史上我们认为有两个发展路线，第一就是大家熟悉的节能，越后出现的光源越节能，也就是光效率（lm/W）越高。第二，就是对光线的控制。

白炽灯的出现就是要比照明的前辈——蜡烛和煤气灯对光有更好的控制，而被称为照明史上的革命。而此后出现的气体放电灯和金卤灯丝发光的灯，尽管在节能上提升了不少，对光控制也好于白炽灯，但是对根本性的360度发光的特性并没有改变，所以这些光源称不上是照明的“革命”。

而LED的出现提供了一种与以往完全不同的发光形式，同时由于LED光源的种种特性，可以方便地对光源进行控制——由于LED灯珠是焊在线路板上的，因此可以方便地通过控制线路板的形状来控制发光的形状。

同时，LED具有一个重要的发光特性——我们暂时称之为“单侧发光”。这是和以往所有光源完全不同的发光方式，于是方便的控光特性，再加上其节能效果，使得这次光源的出现无愧于照明史上一次“革命”的说法。从这个角度想想“灯丝灯”和想要模仿射灯里传统光源的COB，你就会理解为什么少数派认为这些产品形式是一种倒退。

灯珠的“单侧发光”特性示意图，图中的蓝色箭头代表灯珠发出的光线。

回到传统光源时代，灯具都有一个不可或缺的小伙伴——反射式灯杯(罩)。

由于在大多情况下，我们主要利用灯具一侧发出的光来照明。所以在传统光源的时代，为了更有效利用射向四面八方的光，往往配有收拢灯光的反射灯杯用于把其他方向上的光反射回来。

传统光源由于要把光收拢向一个方向，所以要加上一个反射罩（图中粗线），直线箭头表示光源直接发出的光，曲线箭头表示经反射罩反射后的光。

到了LED时代，这个灯杯反而成为大大降低灯具效率的因素。因为反射灯杯的形状，表面处理，表面的毛刺等诸多因素都会影响出光效率。而且一个好的反射灯杯由于加工精度的关系，往往价格很高。

举个例子，让大家有个感性认识，我曾经和做金卤灯的朋友聊过，一个大概7英寸的反射灯杯，能反射光源发出所有的光（也叫“全光谱”反射），同时反射率是30%（也就是说，如果光源发出的光是100，经过反射灯杯后出来的光是30），价格是200人民币一个！可想而知，市场上那些非全光谱反射灯杯的效率能有多高。

由于LED光源 “单侧发光”的特性，使得以LED为光源的照明灯具可以避免使用反光灯杯这种效率低下的光学器件。整个LED灯具的配光可以由高效的光学透镜（比如常见的扩光板）完成。仔细看看那些“特别亮”的LED灯具是不是基本上都是没有反射式灯杯，而是靠透镜进行配光的？

所以最后来回答问题，LED革了谁的命？

我们认为是革了低效率反射灯杯的命。

为什么我们认为奔驰的大灯才是正确的产品形态？很简单，因为这样的LED大灯应用了高效率的透镜而不是低效的反射灯杯来作为配光器件。显而易见的是，只有选择正确的产品形态，产品才会有清晰的进化路径。看似复杂的奔驰大灯已经进化到第三代，再看看国内那些用以替换卤素灯的LED灯泡，第几代了…你觉得它有进化的可能吗？

奔驰三代LED大灯技术之防炫目效果图