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LED是電子元件與燈泡有很大差異(Part.3)

車訊網 車訊網 2016/6/8
© 由 車訊網 提供

大家或許都以為車燈只要亮就好,其實是錯的觀念,在歐盟、美國與台灣的車輛檢驗安審單位,對於車燈的檢驗有著相當嚴謹的規範,這些規範都是用來確保車燈照明可應付各種不同的路況與環境,同時又不能使對向來車造成眩光,還能看清楚路旁的指示牌,因此LED想要成為車燈燈泡,其中所涉及的設計結構,可不是想像中容易。

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如果是H4規格燈泡的話,一定要確認近燈光源不會有往下照射的情況出現,像圖中與鹵素燈泡一樣設有遮光杯的設計,就是不錯的辦法。且光源至少能左右各一組,最好的做法是三面發光,上方為左右斜角發光,下方為水平發光。

就如同上述所提到的內容,LED本身是電子元件,只是因為通電會發光,所以才能應用在車燈照明上,本質跟一發明出來就用來照明的鹵素燈泡與HID有很大不同,加上LED想要成為車燈燈泡的條件除了亮度外,包含光型、遠近燈切換、照射距離、安裝於燈具後的完整度,及有限空間內的散熱能力等,都是採購LED車燈泡的考量項目,這些都需要很完整且成熟的設計與結構才能達成,可惜的是目前LED燈泡的製造工廠,除了專門生產燈泡的大廠有推出相關的產品外,包含許多不是燈泡廠的科技公司也有生產,也使得品質參差不齊的LED大燈燈泡充斥於市面上。

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錯誤的LED元件安裝位置會造成甚麼問題呢?筆者以比較極端的方式來呈現,圖中右側LED安裝的位置明顯高於左側鎢絲的位置,安裝到魚眼燈具後,會發現根本沒有光型可言,因為光源位置跑掉,光線就無法有效聚光,點起來更暗。

LED燈泡採購重點

光型、散熱、亮度

一般來說,一組好的LED燈泡需要具備的最基本條件,就是安裝後的「光型」需與鹵素燈泡一樣,為此LED元件位於燈具內的位置,就需與鹵素燈泡的燈絲位置一模一樣,如此發射出來的光線,透過燈具電鍍面折射出來的光型才能與鹵素燈泡一樣,以符合相關的法規規定,也就是不會眩光且該照到的地方要照到,且H4燈泡中負責近燈光源的LED元件,還要有遮光設計,可以讓光線不會照射到燈具下方的反射面,要不然點亮後由下方折射向上的光線,可是會大大影響對向來車的視線,而造成行車安全,這樣一來跟改HID又有何不同呢?最後只會玩死LED燈泡而已。

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建議購買前可先拆下原本的鹵素燈泡,然後與LED燈泡的遠近燈LED元件位置相互比較,確認LED元件的高度是否與鹵素燈泡的遠近燈絲相同,且至少採用左右兩面發光,如果答案是肯定的,原則上光型應該會很接近,不用擔心裝上後會使對向來車刺眼,影響行車安全。

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這款由燈泡大廠飛利浦推出的H4規格LED燈泡,散熱方式採用相當罕見的散熱片做法,可分離式設計對安裝後的完整度有絕佳幫助,加上本體採用鋁鎂合金材質製成,加上因此散熱表現相當不錯。

再來則是散熱機構的設計。由於LED元件很怕高熱,高溫除了會導致LED出現光衰問題外,一旦溫度超過LED可承受的範圍,LED就會出現不可逆的變暗問題,使發光亮度大大縮減,而根據不同LED製造大廠的規範與產品特性來統計,用在車燈的LED可承受的高溫大約在攝氏120度以下,超過攝氏100度時將加速LED的劣化,且工作溫度愈高,相對LED的工作效率就愈低、愈耗電、壽命愈短,問題是高功率的LED工作溫度往往都超過攝氏100度,因此如何散熱是LED大燈燈泡製造廠需嚴肅面對的重要課題。

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此為目前流行的散熱銅織帶的設計,透過增加散熱面積的方式來提高散熱效率,而銅織帶的材質好壞影響散熱效果甚鉅,要實際測試過才知道。

對此,目前主要的散熱方式有三種,分別是配置散熱風扇、散熱銅織帶與散熱片等,散熱效率也是依次排列,雖然散熱風扇的效果最好,目前也是LED大燈燈泡的主流散熱方式,不過由於散熱風扇的體積不小,使得多數採用此散熱技術的LED燈泡在安裝到H1、H3、H4、H7的燈具後,會出現無法裝上防塵套/蓋的問題,防塵套是用來隔絕灰塵與水氣進入大燈之用,尤其下雨天的引擎室內是充滿濕氣的,如果防塵套沒有裝回去的話,濕氣很容易跑進燈具內,大燈表面就會出現水氣,加上LED燈泡的工作溫度低,更不利於水氣的揮發,使得大燈出現「白內障」的情況更加嚴重,希望未來能有廠商推出LED燈泡專用的改裝防塵套,或許就能解決此問題。當然上述無法裝回防塵套/蓋的問題,如果是H11、9005、9006規格的燈泡,就不會有上述問題,因為這三款燈泡都是採用旋入的方式來安裝於燈具上,固定座本身就設有矽膠防水環,因此更適合用來換裝LED燈泡。

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採用風扇強制散熱是目前效率最佳的散熱方式,不過缺點是會有風扇轉動的聲音,且有些車款的燈具防塵套/蓋會無法裝回去,影響燈具的防水性,容易在下雨天出現燈具內部起霧的問題。

至於後兩者的散熱設計則比較少見到無法加裝防塵套的問題,不過由於沒有主動散熱的設計,因此這些LED燈泡的金屬用料的導熱性好不好,就成了決定高熱能否控制得下來的關鍵,以筆者這次商借的飛利浦LED H4燈泡為例,其本身就是採用散熱片的設計,且本體還採用導熱性極佳的鋁鎂合金材質,因此能把工作溫度控制在100度以下,且驅動器內還內建功率調整機制,一旦LED溫度過高就會自動降低LED亮度與消耗功率,達到降溫效果,以確保LED燈泡的壽命。而安裝燈泡時還可將整組散熱片旋轉下來,使安裝方式與傳統鹵素燈泡相同,不論是固定鐵架或防塵套都很容易就能裝回,產品設計成熟度極高。(更詳細的產品測試,文後有介紹。)

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目前大部分的LED燈泡都採用底座可分離式設計,如此才能將固定鐵架裝上去。

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防塵套能否裝回的關鍵在於燈泡底座與風扇的距離是否夠長,太短防塵套絕對是裝不回去,太長又容易卡到後方的車子零件,以竣天LED來說,裝到舊款Tiida上時先裝回防塵套,再稍微用些力量將燈泡下壓旋轉,就能一起裝上,還算不錯,

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