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车用LED光源应用与设计

上传人:未知

上传时间: 2011-05-30

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  基本上,由于LED与传统的光源除了在外型上的差异之外,光形与效能输出也有很大的差异,因此,要将LED完善地应用在汽车头灯上,包括光学设计与散热设计等,将与传统汽车灯具的设计概念有所不同。一旦汽车能与LED成功地进行整合,并克服技术门槛之际,将可为汽车设计开创出崭新的设计原理。

  一、汽车上的灯光控制系统

  从周遭的汽车上,可以看到LED已经广泛地应用到车上,包括:转向指示灯源、显示或者是车内相关照明,如汽车显示仪表板、车顶照明灯,到车外的尾灯、前后指示灯、倒车灯、第三煞车灯等,或多或少都能见到LED在汽车灯源的相关应用。从系统的角度来说,汽车上的灯光控制是汽车主体控制架构中的一个子系统,主要包括:车门控制与仪表板显示系统,而基本架构则是收集车上各个开关的状态量,并进一步视其状态来对车上灯源进行驱动,并负载所需动作的电能。

  由此可见,汽车主体控制系统控制必须是依照不同功率需求的灯源进行设计。换个角度,从LED在汽车上的应用来看,虽然LED在第三煞车灯的应用,到汽车尾灯、转向灯到煞车灯,甚是在几年前已将LED光源设置在车内作为照明之用,一步步开创了LED作为车内外照明之用的想象空间。

  


  图说:世界各国先进车辆之头灯未来发展趋势,将会以适路性照明系统(Adaptive Front-lighting System;AFS)及LED白光照明产品为发展主轴。(资料来源:www.techon.nikkeibp.co.jp)

  二、不同的应用需求下 必须有不同的LED封装技术

  不同的LED元件有着不同的应用途径及环境范围,因此封装方式也有其差异,倘若LED的芯片及封装技术能够进一步提升,产品亮度更可提高一倍。当随着应用层次的不同,汽车中心厂必须要选择不同LED光源与封装技术,才能面对车上各个不同的环境要求。一般来说,LED在汽车工业方面的应用,乃是根据亮度的差异,将其简单归类为,指示灯号用、投射光源用与照明光源等三种不同类型的需求列示如下:

  指示灯号的应用-由于此范围所使用的LED光源流明值需求不高,其消耗功率也较低(约为70200mW),所生成的热源对封装体的影响较小,所以许多厂商在设计封装时,往往会忽视掉热源可能会导致的后果,因此,大部分是采用树脂类的材料直接将LED整个包覆起来,再进行封装的动作,也因为树脂类的材料对于热的传导系数较低(W/mK),容易产生散热不佳的情况,使得LED元件与散热系统之间的界面热阻系数,会因此而提高。

  


  图说:采用SMT表面封装LED,适用于中央高位煞车灯、前转向灯、车后组合转向灯、尾灯和煞车灯、反光镜转向讯号指示灯等汽车外部照明、仪表盘、控制背光、中央控制台背光、导航、以及音响系统等的车内照明。(资料来源:www.ledtronics.com)

  车内照明光源应用-除了上述所应用车内指示灯源之外,还可用于亮度要求较高的车内照明、雾灯与前后方向指示灯。因为亮度需求提高,其封装功率也必须相对提升。不过,如此一来,LED很容易就会因为功率增加而影响到色彩衰减问题,因而不得不将散热问题纳入考虑的重点。在封装设计上,除了可以使用树脂类的材料封装外,还可以设计一金属块能在第一时间便将LED所产生的热源导出,以便维持LED的发光效率与热阻问题。

  汽车投射灯源应用-这是目前在LED在汽车应用上封装亮度要求最高的一样,以前照明系统为主,包含了雾灯、近灯、远灯,单个体的封装必须达到4W以上,而热阻则必须小于5K/W,才能在高温的环境下,正常维持LED主体的散热能力,保持LED光源的输出效率在规定范围内。

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