車用頭燈應用 加速LED車用照明市場與發展

新型LED車用頭燈，不再採單一燈體造型，而是更前衛的照明陣列排佈，營造車輛更前衛先進的視覺效果。HONDA

LED照明用光源，若與傳統白熾燈、氙氣燈、鹵素燈等光源，有著壽命多達10倍、耗電量僅10%、高反應速度、環保與可配合曲面表面貼合應用等優點，尤其是平板式晶片封裝具高度設計自由度優勢下，等於為汽車照明產業擴展更多應用可能性…

在環保、節能前提下，一般常規生活照明應用，已逐步以節能表現更好、壽命更長的LED取代傳統光源，LED生活照明應用儼然已是未來照明應用的重要趨勢，相同地，在汽車產業中，LED照明應用也自低功耗的車用環境、氣氛燈、閱讀燈應用蠶食鯨吞，逐步侵蝕指向用燈、霧燈甚至難度更高的車用頭燈應用，其中更以車用頭燈的利潤最高，吸引車裝市場紛紛投入相關應用開發。

傳統燈具仍佔據車用主流照明應用

即便目前主流車用頭燈應用，多數仍以氙氣頭燈(High-intensity discharge；HID)與鹵素燈光源為主，LED車用頭燈因為開發與製造成本尚高，量產難度也較大，LED目前在車用頭燈照明應用滲透率仍算低，但也是因為市場滲透率較低，讓市場觀察者的期待更深，換句話說就是未來成長空間巨大。

如果以深度投入汽車車燈產業的麗清科技的營收資料觀察，在2010年營收約8億元，2015年達到27億元，年複合成長率達25%，LED車用頭燈應用不但代表高額利潤，相對其高進入門檻也代表更值得相關業者加大投入力道。

LED車用頭燈有別於一般日常生活照明應用，LED車用頭燈需要克服車輛裝載後因應路況顛簸的大幅劇烈震動，同時當車輛停放空曠場所，LED車燈還會持續高溫曝曬，耐震、耐高溫還要具備極高照明穩定性，同時針對車輛檢驗分析要求的特定光型限制，LED車用頭燈的設計與量產學問等於是融合了機構、散熱、材料科學、光學與電子科技，對於車燈製造商來說可能僅有數項關鍵領域資源的兩項到三項，其餘則需要外部資源整合或透過關鍵零組件搭配優化產品特性，產品的開發難度相當高。

LED車用頭燈技術整合難度高

LED車用頭燈其實設計、製造問題並不大，相關技術並不是會太過艱深，專業領域的技術或人才並不會是稀缺，最大的問題仍在各項關鍵技術的整合，尤其是車用電子必須經過繁複驗證、送驗、修正設計以符合各國嚴苛的安規驗證，光是花在送件檢測就得耗去許多時間，對研發團隊都是相當大的考驗。

一般小廠想進入車燈市場，大多會選自後裝(改裝)市場切入應用，但實際上後裝市場對於通路的依存條件相當高，即便選擇以後裝市場開發搶進LED照明應用領域，但實際產品收益一大部分會被通路所瓜分，對燈具廠商而言並無法掌握重要利基，反而是若能有效搶進大型車廠握發展自有品牌，不管是OEM、ODM研發製造，雖然初期難度較高，但只要能打入主流車場供應鏈就能獲得不錯的收益，也吸引不少LED業者覬覦搶進。

LED光源發展車用照明 材料特性擁有極佳優勢

目前LED車用頭燈未能快速普及的關鍵其實就在光源模組的成本，但若就LED車用頭燈的性能表現分析，光是在亮度表現就有常規鹵素車燈的5倍亮度，若是能耗表現則只有鹵素燈能耗的10%，LED車用頭燈使用壽命更多達100,000小時，相較氙氣頭燈2,000小時、鹵素車燈1,000小時壽命來說，燈具整體的壽命表現更優異。

LED導入車用頭燈的另一個關鍵點在於，LED屬於點狀光源、發光元件可採貼片式元器件設計，加上體積小、光源穩定、開/關速度極快，可輕易符合各種設計條件與需求，平整薄型化設計也可在製成模組後一定程度提高整體光源模組的耐用度，甚至小巧、設計彈性高的光源基礎下，還可配合先進造車科技擴展如主動式轉向車燈(Adaptive Front-lighting System；AFS)、自動調整頭燈系統(Adaptive Driving Beam；ADB)先進頭燈應用技術，擴增車主的行車安全。

過去幾年，LED車用頭燈仍屬於概念車、高價車種才有的配備，但現在因為光源端的LED晶片成本驟降、驅動技術與相關解決方案成本壓縮，讓佔整體車燈成本極大部分的光源、驅動電路的成本大幅壓縮，讓整體成本持續探底，僅幾年也自中階房車持續向下滲透。即便目前LED車用照明仍以車尾燈、方向燈、晝行燈、霧燈等次要光源為主，但LED車用頭燈應用市場已累積足夠能量蓄勢待發。

LED車用頭燈不再是高價豪車專屬 中？高階房車已列出廠配件

現有大型車廠，如歐系、日系豪華車車系已多半預裝LED車用頭燈出廠，但隨著LED車用頭燈成本下滑，如HONDA、TOYOTA等國民車品牌也在部分車系預裝LED車用頭燈，或提供車主選換配備選擇，LED車用頭燈除了其環保、高效能特性外，最大的優勢仍在於營造車輛整體視覺現代化、前衛造型的畫龍點睛效果，除高價車款為了凸顯豪車規格與特殊特性爭相搭載外，中高價位房車也試著整合LED車用頭燈提升賣像，藉此吸引消費者目光。

除市場面直接趨動產品發展方向，在LED晶片的相關產製技術也能呼應市場需求，以車用頭燈選用的HB LED(High-Brightness LED)技術觀察，目前HB LED光源晶片主要由Nichia、OSRAM、Lumileds等廠商供應，光是前述三家晶片供應商，已將市場佔據超過五成。

HB LED技術成熟 發展車用頭燈應用時機正好

從技術方向觀察，HB LED在光源晶片端的技術已能達到車用頭燈應用需求，晶片端的問題不大，如前述所提，較大的技術與設計瓶頸，反而是開發車用頭燈所需的各種領域技術整合與優化的能力，例如工業設計？機構(Architecture)、美學、光學(Optical)、散熱(Thermal)、光源與驅動電路(Electrical)等。

車用頭燈在光源改用LED光源後，其實最大的挑戰會是在光學設計方面，因為傳統光源可以透過導光片、反光鏡或金屬鍍層，讓傳統發光源可以透過平滑反光面將光源集中成光束、或用光學透鏡將光束再聚焦優化光型設計，但換成HB LED光源後，光源本身會呈現點狀光源，雖然LED具備多曲面表面貼合的優勢，設計彈性更大，但車頭燈還需處理投射光型以符合各地車輛監理法規，LED的聚光難度反而提升不少。

因應機構？散熱？檢測等條件 開發車燈仍有多項挑戰需克服

在前衛、科技化設計潮流下，以往車頭燈採單組多透鏡或反射優化光型的設計方向，改用HB LED會轉往分散式、多重透鏡優化光型、多反射鏡等特殊造型，反而揚棄舊有圓形或方形大燈，LED車用頭燈反而用長條狀或是矩陣狀結構形成照明區塊，整體視覺更具未來感。

另一問題是相較傳統光源的發光特性，LED光源為點狀放射，發光面為180度，基本上為鎢絲燈、鹵素燈近360度發光呈現效果的一半，因此光型調整的技術良莠即是考驗整體車燈投射效率、節能特性與是否符合當地法規的重要關鍵。

較大的限制在於，現有LED在光通量表現在用於車用頭燈應用上仍略顯不足，為了滿足ECE R112法規要求，在近燈(Low Beam)？遠燈(High Beam)配光應用設計上，為使用小尺寸反射鏡達到設計要求，並滿足ECE規範。另在散熱設計方面，因為HB LED本身的發熱量極高，車燈模組基本上是個封閉的狹小空間環境，造成散熱難度相當高，為求防塵、防水的條件設計下，也導致車燈散熱設計難度增加。