LED技術(shù)在汽車燈具中的應(yīng)用
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
LED 汽車燈具的應(yīng)用技術(shù)，在信號燈方面已趨于成熟，目前的困難集中在前照燈技術(shù)瓶頸的突破，表現(xiàn)在以下幾個方面:
4. 1 散熱
高亮LED 的亮度維持，最難解決的一個難題是散熱問題。因為LED 晶粒只要遇到高溫，發(fā)光效率就會衰減甚至損壞( 參見圖5 )。雖然低能耗LED 器件的發(fā)熱量比鹵素燈具或HID 燈具要少得多，但后者大部分熱量是產(chǎn)生于燈具裝置之外，而LED 產(chǎn)生的熱量卻是捂在微小的硅片里面來傳導的。這樣，將較小的熱量集中到芯片大小的器件上傳導和發(fā)散，因裝置的熱容量小也會引起LED 溫度的驟升。LED 的工作溫度必須保持在150℃ 以下的范圍，一般建議LED 工作溫度是在80℃ 以下。因此，如何通過高效率的散熱技術(shù)，讓LED 車燈順利工作，成為LED 車燈設(shè)計面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
一種解決方案是: 在一個燈具中使用數(shù)目較多的LED 發(fā)光元件，讓單件的發(fā)熱量較小，再把它們布置在較大的空間內(nèi)使其易于散熱。這就是小糸車燈為豐田的凌志LS600h 配套前照燈時所采用的手法。而法雷奧則采用熱管理策略: 為LED 燈具設(shè)定了一種工作模式，當燈具的溫度升到預定警戒值時，自動切換到削減燈具供電功率20% 的安保模式。這種程度的供電功率降低對燈光的亮度影響甚微，但卻能顯著地壓制住發(fā)熱水平。另外，在散熱方式研究領(lǐng)域，甚至出現(xiàn)氣流制冷和液體制冷等方式。
圖5 LED 發(fā)光性能與結(jié)溫、環(huán)境溫度的關(guān)系
4. 2 亮度輸出
研究指出，要達到較好的前照燈照明條件，最好的情況是近光光通量為1100lm 左右( 發(fā)光面為3500 cm2、出射擴散角為45°) ，亮度為90cd /m2。
可以使用多個LED 組合以滿足1100lm 的光通量要求，但在亮度方面，單個普通LED 光源的仍顯不足( 見圖6)。單點不夠亮就難以達成下述目標: 削減構(gòu)成組合燈具的LED 光源數(shù)目，有助于縮小汽車燈具占用的空間且易于靈活布置，并可簡化照明系統(tǒng)的布線和安裝，降低生產(chǎn)成本。
4. 3 價格
LED 燈具在中國市場發(fā)展的主要阻力是成本問題。LED 芯片生產(chǎn)技術(shù)難度大、門檻高，養(yǎng)晶過程的溫度、濕度、供電及除塵要求十分嚴格，初期需要投入巨資建廠。目前LED 芯片的主要產(chǎn)地為中國臺灣，占有LED 市場的47%。中國大陸的LED 廠多為樹脂封裝加工，芯片需要大量進口，是成本高的原因。
圖6 LED 與傳統(tǒng)光源亮度輸出對比
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