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一個以討論、介紹各類自行車燈的部落格,交流自行車燈相關的光學原理。推廣無光害的自行車燈照明環境。
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LED 車燈的主要架構

 
首先在此聲明,這裡討論的燈是以夜間照明為主,為非夜間警示用前燈。
一般在自行車燈的產品包裝中,會有燈本體與車架,今天要探討的是車燈本體。
車燈本體依功能可再細分為:燈殼、鏡片、電池、控制單元、發光元件、散熱模組、光學模組。
比較簡單的就先來討論:
燈殼的材質大部分為PC+ABC 塑膠射出。當然也有使用金屬材質如鋁合金。只要模具開的精細,表面塗裝及配色用點心思,一般是有不錯質感。
鏡片有 玻璃、PMMA(壓克力)、PC。就特性來看玻璃的特性最好,但重量與價格較高。PC便宜,但硬度較低,除非有做過硬化處理,否則不耐磨。
電池,大部分會附的電池皆是由大陸進口不知品牌的電池。只有少數車燈會附知名品牌電池,但是沒關係,因為第一次使用之後,大部分的車友會使用充電電池。為一要留意的是,千萬不要使用劣質的電池,如果電池漏液,這個車燈大概就要毀了。請參考 車燈使用的電池
以上皆可由外觀看出廠商對產品投入的程度。
接下來,就是車友要仔細了解的部分,因為這將會關係到這個車燈的性能::
發光元件,目前大部分是使用高功率白光LED,這裡面的學問就大了,效率高的LED,可在同樣的電力消耗下,產生較高的光輸出,或者是說同樣的光輸出,但是比較省電。過去車燈製造商,基於成本的考量下,並不會選用效率較高的LED,反而是拿一般的LED來使用,效率大概只有1/2。而使用壽命也會有影響,因為並不是每一家的LED都可以有50,000小時的壽命,所以,車燈最好使用知名LED,不然你常常會以為電池沒電,其實是LED光衰了,你怎麼換電池都沒用。外界常說的CREE Q5LED 的封裝方式,就是XRE的封裝方式,非常容易辨識。但是仍要注意,這種封裝方式,仍然有不同等級的LED,其實還是要看廠商的良心,用差一點的LED多耗一些電,一樣可以讓消費者覺得亮。至於Lumiled 的Luxeon系列,由於出來較久,所以很多廠商都可以封成類似的外觀,所以不容易判別。
CREE XRE CREE XPECREE MCELumiled Luxeon emitter
Lumiled Rebel
Lumiled Luxeon K2
 
控制單元,由於LED是電流驅動,而非電壓驅動,所以定電流控制對LED使用壽命是非常重要的,如何辨別是否有定電流控制,簡單的方法就是把有電的電池與剩下一半電力的電池,裝在同一個車燈上,如果輸出照度相同,那就是有定電流控制,反之,就是沒有。再來就是PWM調光,有PWM調光不一定有定電流控制,所謂PWM調光就是在一定的頻率下,對LED作開關切換,再藉由人眼睛的視覺暫留,達到調整明暗的目的,這樣便可控制LED的光輸出,但由於頻率較高,無法由肉眼辨視。但是如果LED有使用定電流控制,一般而言皆會使用PWM調光。
散熱模組,至要是高功率LED就一定要散熱,差別在於散熱結構,早期Lumiled的時代,大部分的廠商皆使用一小塊鋁板做為散熱之用,但是如果驅動的電流超過350mA時,一般而言,單靠星形鋁基板散熱是不夠的,
但是一般廠商就不管了,所以大部分的車燈,就是靠這一小片的鋁基板散熱,結果就是光衰。麻煩的是剛用的時候,不會有光衰的感覺,過了10-100小時之後,就發現怎麼換電池就是不會亮,那就是光衰,那個車燈大概要壽終正寢了。店家也不會讓你換新的了。最好的散熱就是讓熱導到燈殼外,如果熱一直被包覆在燈殼內,對LED來說也是不好的。

光學設計 其實買一個車燈,最重要的就是買他的光學設計,光學模組有幾種方式
反射杯
Lens
或是反射杯+透鏡。
一般來說,看到這些圓錐狀的光學元件,基本上就是使用標準的光學零件,但卻不是專為自行車燈設計的光學元件。這些光學元件產出的光型,通常也是圓形光斑,中心點為最亮點,逐步向外擴散,且光線會逐步降低。這些光學元件,通常是拿來作手電筒或是室內輔助照明用。卻也最為車友詬病,因為光束角度調高,可視距離變遠,但卻影響對向車友,角度調低,車速增加時,會有不安全感。

國外現在已經有一種非對稱式的透鏡使用在車燈上,據說一樣可以達到有明暗截止線的效果。
有截止線設計
無截止線設計
現有圓錐狀的反射杯其實並不適合使用在LED上面,因為大概只能將30%的光線經由反射杯來調整光束的角度,但是70%的光線是直接散射出去無法調整的。最新有一種反射杯的設計,是將LED置於燈殼的上方或是下方,主要的目的是要將大部分LED產生的光線,經過反射杯的曲面來進行處理,這樣接近90%的光束是可以被控制角度了。

一般來說,Roadbike Citybike 使用的前燈是需要有截止線的設計,Off-Road就不一定需要有截止線。只要輸出在100流明以上的車燈,這個燈肯定是照明用,沒有做截止線的設計,是非常沒有公德心的。

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