外觀為藍色，卻發出白色的光。日本市光工業研制的這種LED前照燈被日產汽車“LEAF”（中國名：聆風）所采用，作為后起廠商，市光工業在開發過程中追求了不同于其他公司產品的性能。

圖1：市光工業開發本部 研究開發部 P2P3項目1組 項目經理 村橋克廣（點擊圖片放大）

　　從將LED用于汽車之初就開始負責這方面的工作，并在此次的LED前照燈" title="LED前照燈">LED前照燈開發項目中擔任負責人。

　　2010年12月，日產汽車上市了量產型電動汽車“LEAF”。該車采用了全球功耗最小的LED（發光二極管）前照燈。而之前已經實用化的LED前照燈至少需要三個LED。此次將LED數量減至兩個，耗電量只有23W，成功降至以往鹵素前照燈的約1/3、LED前照燈的約2/3。

　　除了節能之外，該燈的設計也很有特點。此前的LED前照燈都采用以投影透鏡配光的方式，而且具有非常相似的外觀。

　　而新型LED前照燈全球首次采用了以反射板（反射鏡）配光的方式。設計獨創，從外觀上看不出光源位于何處，而且雖在亮燈時發出白光，但滅燈時看上去卻是藍色的。

　　蚊香事件

　　開發這款前照燈的是市光工業，由研究開發部P2P3項目一組項目經理村橋克廣負責。

　　村橋在回顧當時的情況時說，“終于實現了夢想。盡管市光工業在LED前照燈方面起步較晚，但新技術的實用化讓技術人員充滿成就感”。

　　村橋進入市光工業的直接原因是受到了大學時代一位學長的邀請。但根本還在于他本來就喜歡汽車及摩托車。從大學的理工學院機械工程系一畢業，他就進入了市光工業工作。“這是因為原本就很喜歡制作東西，對車燈也很感興趣，曾經自己調高過摩托車前照燈的亮度”。

　　1988年進入公司后，村橋先是在制造后組合燈的工廠實習。“當時覺得無論是工人還是設備，市光工業的規模都很大”。后來又被分配到計算機輔助工程（CAE）部門。在該部門進行模具設計，還在車間參與了產品制造。第二年，也就是1989年被調到研發部門工作。上任伊始就接到了一項任務。

　　“這項工作是查明車廂燈的污垢是如何產生的。因安裝在車廂頂棚的車廂燈會沾上灰塵或煙油等，為尋找出這方面的對策，首先要查明原因”。

　　“因為我比較喜歡制作東西，就自己制作了車內模型，點燃10根蚊香，分析煙霧的流動情況及煙塵污垢的附著情況。當時太專注了，結果整個研發樓都是蚊香的氣味，為這事沒少挨同事及學長的奚落。這個小插曲至今仍令人難忘”。

　　村橋根據蚊香實驗的結果，向汽車廠商報告了車廂燈產生污垢的原因，同時，除了煙霧的流動路徑之外，還考慮到了靜電對煙油的影響，提出了通過更換材料來減少靜電的方案。

　　從此，村橋便一直從事有關車內照明的研發。他還研究開發了使用新光源的照明，并負責開發了使用氖燈（Neon Discharge Lamp）的后組合燈及高位剎車燈（High Mount Stop Lamp）等。不過，這些產品最后并未能商品化。

　　參加“光之卵”項目

　　“就像熒光燈逐步被LED取代一樣，氖燈也被時代所淘汰。另外，因需要設置高電壓電路并采取噪聲對策等，氖燈會導致成本增加，這也是氖燈商品化的障礙之一”。

　　之后村橋參與了名為“光之卵（Light Egg）”的大型研發項目。開發的系統是在HID（High Intensity Discharge，高亮度放電）周圍安裝反射鏡，利用光纖進行光分配，然后將其作為汽車各部分的光源使用。這一劃時代的構想是只使用一個光源，將其用于前照燈、后組合燈及室內燈等多種照明。

　　“這也花費了很大的成本。原因是光纖并未像預期的那樣低成本化。而且，還需要使用遮光板以及可按用途獲得不同顏色的濾光片，這同樣是開發該系統的瓶頸。另外，因為只有一個光源，還存在如何在發生意外時進行安全保護的問題。盡管我們也實際制作出系統并實施了行車實驗，但最終未能達到實用化水平”。

　　但是，通過參與一系列研發工作，村橋獲得了接觸前照燈的契機。村橋是在上世紀90年代后半期經手這些項目的，而這一時期LED的技術取得了劃時代的進步。日亞化學工業于1993年開發出了藍色LED。隨后綠色LED也被開發出來，加上已經實用化的紅色LED，RGB三原色LED產品湊齊。1996年采用藍色LED技術" title="LED技術">LED技術的白色LED也實現了產品化。

圖2：日產電動汽車“LEAF”的前照燈（點擊圖片放大）

　　注釋：日產汽車首次采用了LED前照燈。 

 
圖3：前照燈單元（點擊圖片放大）

　　注釋：藍色部分為使用LED的近光燈。作為LED前照燈首次采用了反射鏡方式。特點是采用了從外部看不到光源的構造。下端的遠光燈為普通的鹵素燈。

　　“當初進公司時，業界普遍認為藍色LED無法實現，因此它的誕生令人震驚。同時我也覺得‘照明將會因此而改變’”。

　　LED壽命長、節能、發熱量小，而且可靠性高。

　　“但最初亮度很低……而且成本很高”。

　　最初一個白色LED的價格是白熾燈泡的10倍，要提高亮度，需要使用多個LED，要實現相同的亮度，需要花費的成本是白熾燈泡的500～1000倍。

　　紅色LED已在高位剎車燈等產品上實用化，而白色LED在汽車領域的實用化進程是從不需要很高亮度的車內燈開始推進的。市光工業的LED車內燈先是應用于日產汽車的“公爵（Cedric）”及“光榮（GLORY）”的車門玻璃邊燈（1998年），之后又被推廣到豐田“埃爾法（Alphard）”的間接照明（2002年），以及日產“騏達（TIIDA）”的地圖燈（2004年）等。

　　LED的“低亮度”拖了后腿

　　“令人記憶深刻的是最初實用化的車門玻璃邊燈。這種燈是在后窗下端安裝LED，向上照射，目的是在夜間或暗處上下車時提高視認性。但令人苦惱的是，LED的光在穿過玻璃時會被吸收，幾乎照不到上端。這需要與日產汽車及玻璃廠商合作開發特殊的玻璃”。

　　盡管當時也開始考慮將LED應用于前照燈，但此時LED的“低亮度”的弱點拖了后腿。

　　“我們從2004年開始開發LED前照燈，不過在車展上展出的第一件試制品時卻使用了20個LED。雖然找到了產品開發的感覺，但如果不提高亮度的話，要想產品化仍困難重重”。

　　2005年，市光工業、日產汽車以及美國LED制造商飛利浦流明三家企業共同成立了LED前照燈開發項目組。目標是開發出全球最省電的產品。為此，需要把LED的個數減至最少。要達到普及目標，就要在不犧牲配光性能的情況下降低價格。

　　“提高亮度只能委托LED廠商。通過努力，提高光提取效率及散熱性的開發取得了進展。我們的任務是使其達到亮度方面的要求，此外還為如何散熱采取了技術對策”。

　　關于LED前照燈，豐田的“雷克薩斯LS600h”首先采用了投影透鏡式產品。鑒于成本問題，當時是只配備在了高級車上。

圖4：光之卵的實驗（點擊圖片放大）

　　注：使用HID（High Intensity Discharge）的高亮度光源，利用光纖進行分配，設想作為多處照明的光源使用。

 
 
圖5：LEAF的LED前照燈截面構造（點擊圖片放大）

　　注：首先用一枚反射鏡使配置于散熱片的LED的光纖發生反射，再用第2枚反射鏡進行配光。

　　另一方面，在采用LED前照燈方面落后于其他企業的日產希望能夠擁有不同于先行產品的特性。所以決定采用兩個LED，以此在電動汽車LEAF上實現LED所帶來的節能價值。另外，決定采用的不是之前占主流的投影透鏡式，而是使用反射鏡的配光方式，同時還改換了外觀。

　　通過采用反射鏡方式，可以實現更加精細的配光。另外，由于從表面看不到LED，因此還可引起消費者對“使用的是什么燈”產生好奇心。不過，這也加大了技術難度。

　　“雖說只使用兩個LED，但仍設置了用來釋放熱量的散熱片。散熱片是由鋁合金材質制成的壓鑄件，為了盡量減小尺寸及重量，進行了熱模擬并改進了形狀。亮燈電路使用DC-DC轉換器進行高精度控制，將輸出電流誤差減小到了±5％以下，從而實現了耗電量只有23W的前照燈，節能性達到全球最高水平，而亮度卻在500lm以上，色溫為5500K”。

　　用聚碳酸酯成型

　　光學系統采用與法國法雷奧（Valeo）公司合作開發的使用3枚反射鏡的組合方式。相當于投影透鏡的第2枚反射鏡為進行精細的配光控制而采用了復雜的形狀。第2枚反射鏡采用工程塑料聚碳酸酯制成。

　　“我們注重的是其出色的成本優勢及能夠直接蒸鍍的特性。由于可獲得較高的面精度，因此還具有無需涂覆底層（Undercoat）的優點，正因為LED發熱量小，所以才得以選擇這種材料”。

　　另外還需要達到以10μm為單位的極高反射精度與位置精度。為了在量產時達到這種精度要求，生產時也煞費苦心。研發部門與生產技術部門一同對成型品的厚度及柵極位置進行了數次模擬。

　　村橋強調，該燈的開發得益于全公司的共同努力，“正因為有生產技術人員及量產人員的大力協助，才完成了這款燈的開發”　。

　　此外，日產還希望這款燈看上去是藍色的，以便給人留下環保的印象，市光工業為滿足這一要求而進行了改進，雖然只將反射鏡前面的面板改成了藍色，但映射后反射鏡看上去也是藍色的。這樣，便實現了外觀新奇的LED前照燈，即利用看上去是藍色的反射鏡卻獲得了白色照明燈。

　　“從技術進化的設計藍圖來看，就會發現我們較早地開發出了反射鏡型LED前照燈。由兩個LED構成的前照燈雖然相當先進，但我們不能就此止步。目前我們已開始著手進行下一輪研發”。

　　“以前，我的一位上司曾經說過，‘只要有針頭那么大點兒地方，就能制作出前照燈’。如果光源技術進一步發展，能夠獲得高密度光源和非常精密的光學系統，就能夠實現點狀或線狀前照燈。LED方面，我們希望將來除了近光燈之外，還能實現遠光燈，估計能用一個LED同時實現遠光燈和近光燈”。

　　村橋說，夢想的實現總與辛勤的汗水相伴。真實體驗到這一點的村橋似乎已做好為下一目標付出辛勞的準備。

圖6：傳統的投影透鏡式LED前照燈（點擊圖片放大）

　　注：利用反射鏡反射LED發出的光，然后用凸透鏡配光。

圖7：從后面看LEAF的前照燈單元（點擊圖片放大）

　　注：散熱片背面設有冷卻片。