實現汽車與LED成功整合
發布時間:2010-09-07
技術特征:
- 必須采用LED模塊照明方式
- 急需解決LED散熱問題
應用範圍:
- 汽車照明
汽車上的燈光係統不但讓駕駛者能實際了解汽車的狀況,更提供了安全駕駛過程中,所必須兼具的條件。而新一代的光源LED,這對許多消費者來說一點也不陌生,已進一步擴大應用於汽車上,並根據各個應用麵對於效能的不同需求,選擇適宜的LED產品。基本上,由於LED與傳統的光源除了在外型上的差異之外,光形與效能輸出也有很大的差異,因此,要將LED完善地應用在汽車頭燈上,包括光學設計與散熱設計等,將與傳統汽車燈具的設計概念有所不同。汽車與LED成功地進行整合,成為汽車製造眾嶄新的設計原理。
汽車光源在照明領域中占據著舉足輕重的地位,其產量約占整個照明光源總產量10%左右。如果把一輛車的照明全部換成LED,大約需用掉400~600顆LED.其實,早在10年前,LED就邁上了進軍汽車領域的征程。目前,LED在整車內外部照明光源的比重已經超過了80%。
LED作為汽車頭燈光源仍存在異議
由此可見,汽車主體控製係統控製必須是依照不同功率需求的燈源進行設計。換個角度,從LED在汽車上的應用來看,雖然LED在第三刹車燈的應用,到汽車尾燈、轉向燈到刹車燈,一步步開創了LED作為車內外照明之用。
在2010年北京車展上,BMW展示了一款名為GranCoupe四門概念跑車。GranCoupe在BMW刻意營造的黑夜設計氛圍下現身,視覺的重心自然落在其造型銳利的LED頭燈。不止BMW,Mercedes-Benz、audi、lexus也推出了多款搭載LED頭燈的車型。距Audi發布第一款采用LED頭燈R8已2年有餘,被稱為第4代汽車照明光源的LED正陸續出現高檔車型上。
在標配LED頭燈的LexusRX450h論壇上,正在熱議RX450h的LED頭燈。“即使打在前方音色車的保險杆上,切線下也是很淡的藍色光型,連我的頭燈餘光辨識度都好過它了。”一位路遇RX450h的網友如此描述LED頭燈的實際效果。而另一位RX450h車主駁斥道,“隻要是開RX450h的車主一定很清楚,LED頭燈超亮,很聚焦,雖然旁邊看起來好像不太亮。LED比HID光源還要集中,尤其是紅綠燈停下來照前麵的車子保險杆下沿非常亮,開山路很安全很光亮。”該車主原先為雙B擁躉(BMW,Benz),自此對Lexus大為改觀。
為比較LED頭燈和HID的性能,更有好事者找來兩輛原廠搭載HID和LED前燈的車型在傍晚17:30測試。在距離水泥牆20m外的測試結果顯示,LED頭燈比HID更亮,但稍微退後些LED就不如HID頭燈了。
LED消耗每單位電能產生的光輸出確實比白熾燈高,但單個LED來比,LED的光輸出優勢就不那麼突出了。為了獲得足夠的亮度,就必須采用LED模塊照明的方式。“一個LED模塊沒能為遠光和近光功能提供足夠的光。因此,你須要為每個近光和遠光功能使用多個LED模塊。”PaulDecloedt指出,由於汽車前燈是光束應用,每個LED模塊需要一個光學組件(透鏡或反光鏡)。“這是LED近光燈和遠光燈價格仍然較貴的一項主要原因。”此外,由於LED模塊化照明的特性也導致汽車法規難以界定采用多個模塊的LED頭燈是否損壞。
解決LED散熱問題是未來發展關鍵
由於LED的輸入電能約有90%的轉換熱能必須排出,這遠比傳統燈源要來的高上許多;另外,LED晶粒歸類於半導體材料,不能耐高溫(<120°C),由晶粒至大氣的排熱隻容許約50°C溫差,更是遠低於傳統燈泡,因此,散熱設計是LEDguangyuanqubieyuchuantongguangyuandeketizhiyi,zaijiashangdengjubunengshiyongfengshansanre,erqiedengjuchanpinyaonengtuiguangdaoqicheshichangpuji,haideyaojinyibukaolvdaowaiguanzaoxingyudengjudeguangxueshejiyuanli,zhejiangshigaogonglvLED照明設備極為困擾的問題。
嚴格來說,傳統所使用的燈具所產生的熱源其實遠高於LED;不過,傳統燈具不會因為高溫而降低其光源輸出能力,但,LED的光輸出卻會因為本身接口問題,使LED的(de)發(fa)光(guang)效(xiao)率(lv)受(shou)到(dao)影(ying)響(xiang)。而(er)其(qi)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)如(ru)何(he)散(san)除(chu)到(dao)外(wai)界(jie)環(huan)境(jing)與(yu)其(qi)封(feng)裝(zhuang)結(jie)構(gou)材(cai)料(liao)息(xi)息(xi)相(xiang)關(guan),牽(qian)涉(she)到(dao)使(shi)用(yong)的(de)散(san)熱(re)材(cai)料(liao)與(yu)相(xiang)關(guan)外(wai)型(xing)。其(qi)中(zhong)熱(re)阻(zu)的(de)概(gai)念(nian),代(dai)表(biao)輸(shu)入(ru)W功率時,需要提高多少K溫度才足以散熱。以現有的封裝技術最高可允許LED操作在185℃(LumiledK2),但一般因為封裝膠材的關係,可允許的操作溫度約在125℃,除了考慮光源輸出效率之外,還必須要考慮封裝膠材的變質,例如,樹脂類材料在作為包覆LED晶體時,若在高溫時容易產生的老化現象。
目前有廠商發展出以“熱力均溫超導技術”,可將LED所產生的熱源進行聚熱分散的效果;也就是說,當LED燈具的溫差在正負1度du的de範fan圍wei之zhi間jian,再zai采cai用yong強qiang製zhi散san熱re技ji術shu,利li用yong燈deng具ju所suo設she計ji的de防fang塵chen遮zhe蔽bi的de半ban開kai放fang式shi空kong間jian進jin行xing空kong氣qi換huan氣qi的de動dong作zuo,也ye就jiu是shi可ke以yi讓rang空kong氣qi產chan生sheng對dui流liu,而er達da到dao傳chuan散san熱re能neng的de效xiao果guo。而er這zhe個ge發fa展zhan概gai念nian就jiu像xiang人ren體ti散san熱re一yi樣yang,除chu靠kao皮pi膚fu散san熱re外wai,也ye靠kao第di2個空間的肺,以進行呼吸獲得強製散熱。
現如今,LED雖然存在著眾多待解決的問題,但LED已經應用到高端汽車(跑車)中已經是不爭的事實。如何將LED成本降低,得到順利普及,還有賴於解決散熱以及二次光學係統的改善。
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