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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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  (三)散热问题

  由于LED的输入电能约有90%的转换热能必须排出,这远比传统灯源要来的高上许多;另外,LED晶粒归类于半导体材料,不能耐高温(<120°C),由晶粒至大气的排热只容许约50°C温差,更是远低于传统灯泡,因此,散热设计是LED光源区别于传统光源的课题之一,再加上灯具不能使用风扇散热,而且灯具产品要能推广到汽车市场普及,还得要进一步考量到外观造型与灯具的光学设计原理,这将是高功率LED照明设备极为困扰的问题。

  严格来说,传统所使用的灯具所产生的热源其实远高于LED;不过,传统灯具不会因为高温而降低其光源输出能力,但,LED的光输出却会因为本身界面问题,使LED的发光效率受到影响。而其产生的热如何散除到外界环境与其封装结构材料息息相关,牵涉到使用的散热材料与相关外型。其中热阻的概念,代表输入W功率时,需要提高多少K温度才足以散热。以现有的封装技术最高可允许LED操作在185℃(LumiledK2),但一般因为封装胶材的关系,可允许的操作温度约在125℃,除了考虑光源输出效率之外,还必须要考虑封装胶材的变质,例如,树脂类材料在作为包覆LED晶体时,若在高温时容易产生的老化现象。

  目前有厂商发展出以「热力均温超导技术」,可将LED所产生的热源进行聚热分散的效果;也就是说,当LED灯具的温差在正负1度的范围之间,再采用强制散热技术,利用灯具所设计的防尘遮蔽的半开放式空间进行空气换气的动作,也就是可以让空气产生对流,而达到传散热能的效果。而这个发展概念就像人体散热一样,除靠皮肤散热外,也靠第2个空间的肺,以进行呼吸获得强制散热。

  五、结论

  在LED产业中,磊晶过程中容易导致芯片不均匀的状况发生,而发展出所谓的分类销售的过程,尤其是瓦数较高的芯片,在LED产业中更必须要进行全检才得以出货,再根据LED波长进行下一步的细部分类,虽然在进行封装之后,每颗LED的个体还是会在亮度、色温、可靠度上存有细微的差异。而以LED作为汽车头灯的应用,将会采用多个芯片设计方面,才得以输出足够的发光效率以进行汽车灯具的光学设计。另外,需要关注的是LED的质量检测与质量管控,才能确保LED具有相同质量的灯源输出效果。

  


  图说:更高亮度和更低功耗是LED芯片产业的趋势,而未来LED芯片必须要能同时满足这2种需求,此外,低功率LED可以大幅延长电池寿命。(资料来源:ST)

  自从2004年以来,市场上至少已经超过13家以上的汽车厂商在相关车展中,相继展示出LED头灯为市场需求的概念车款。甚至,Lexus汽车更将于2007年,推出一款以LED为头灯的量产汽车,相信以LED汽车上的灯源所遇到的难题,势必会在消费者引颈期盼下,逐渐获得舒缓。而LED先天上就具有体积小的优势,应用于前置灯具时更可缩小整组灯具的体积,进一步让出宝贵的引擎空间与其它相关设备,以现有的卤素灯泡或是放电式灯泡设计的灯具总长约300mm,而在许多概念车的设计上,LED灯具只有125mm长,而藉由体积小的优势,更可以配合设计多款不同的造型,进而为车体造型创造出不同的视觉观感,进而摆脱过去汽车灯具的圆形设计概念。

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