LED術(shù)語(yǔ):LED前照燈 LED headlampr

指采用白色LED的汽車(chē)前照燈。豐田在2007年5月17日發(fā)布的最高級混合動(dòng)力車(chē)“雷克薩斯LS600h”上全球首次配備了白色發(fā)光二極管(LED)前照燈。壽命長(cháng)達1萬(wàn)小時(shí)，點(diǎn)亮所需時(shí)間不超過(guò)0.1秒。功耗比HID燈的普及產(chǎn)品要低，與HID燈高端產(chǎn)品相當，今后如進(jìn)一步改進(jìn)，功耗預計會(huì )更低。

提高亮度，降低功耗

白色LED技術(shù)進(jìn)步顯著(zhù)，目前已經(jīng)有超過(guò)熒光燈和HID燈，發(fā)光效率達到100lm/W的產(chǎn)品面世。單個(gè)白色LED的光通量達到100lm以上的產(chǎn)品也不斷涌現，在照明領(lǐng)域的應用正在加速推進(jìn)。雷克薩斯LS600h的汽車(chē)前照燈采用了5個(gè)光通量為400lm的白色LED,實(shí)現了輔燈(Low Beam)所必須的亮度。產(chǎn)品由小絲制作所開(kāi)發(fā)。

輔燈使用5個(gè)白色LED

由小絲制作所開(kāi)發(fā)，配備在豐田汽車(chē)的“雷克薩斯LS600h”上的前照燈，面向輔燈使用了5個(gè)白色LED燈。每個(gè)白色LED燈使用一個(gè)白色LED模塊。

開(kāi)發(fā)過(guò)程中碰到了確保亮度，降低功耗以及需采取發(fā)熱對策等課題。亮度至少需要與鹵素燈相同的20Mcd/m2.而白色LED只有數Mcd/m2.為此，在封裝內配備了4個(gè)約1mm見(jiàn)方的大尺寸藍色LED芯片，每個(gè)芯片可輸入2.5W(輸入電流為700mA)，整個(gè)LED前照燈LEDheadlamp封裝合計10W的電力。由此，得到了25Mcd/m2的亮度。

但是給每個(gè)芯片都提供大電力，發(fā)光效率會(huì )降低。與HID燈相比，雷克薩斯LS600h的前照燈實(shí)際工作時(shí)的發(fā)光效率僅為40lm/W,這意味著(zhù)功耗較大。為此小絲制作所對光的有效利用做了改進(jìn)。具體做法是對配備的多個(gè)白色LED燈分別給予各不相同的配光特性，制成配光圖案。與在一個(gè)燈上制作復雜的配光圖案時(shí)相比，降低了光損失。

小絲制作所還改進(jìn)了遠光照射時(shí)的白色LED燈構造。遠光燈需要照射水平線(xiàn)下方的配光圖案。原來(lái)的方法是遮光形成圖案，而此次利用名為“光束整形器”的鏡子，使射向水平線(xiàn)以上的光線(xiàn)改變方向。通過(guò)上述措施，可將白色LED發(fā)出的全光通量的半數以上提供給前照燈。與只能提取全光通量1/3左右的HID燈和鹵素燈相比，效率大幅提高。實(shí)現了與“雷克薩斯LS460”采用高端HID燈作為前照燈時(shí)相同的功耗。

存在發(fā)熱課題

為確保壽命，小絲制作所還悉心研究了發(fā)熱對策。此次的LED前照燈模塊必須安裝在與LS460使用HID燈時(shí)相同的空間內，所以需要在限定的形狀內采取發(fā)熱對策。因此，首先改進(jìn)了LED芯片，使其在接合溫度即使高達150℃時(shí)也能使用。

其次，芯片上方封裝的材料使用了玻璃，從而抑制了LED點(diǎn)亮時(shí)發(fā)熱而導致的劣化。這種玻璃材料比通常用于封裝材料的環(huán)氧樹(shù)脂和硅樹(shù)脂要難以劣化，即使在接合溫度為115℃時(shí)，連續點(diǎn)亮8000小時(shí)，亮度也不會(huì )降低。而其他公司的產(chǎn)品在點(diǎn)亮5000小時(shí)后，就會(huì )發(fā)生10%以上的劣化。

另外，為了散發(fā)白色LED發(fā)出的熱量，在燈的外殼上設置了散熱片和散熱管。在LED前照燈的試制品中，很多都是利用散熱片和冷卻風(fēng)扇來(lái)散熱的。但設置冷卻風(fēng)扇，會(huì )增大前照燈模塊的體積。為此，此次采用了內部裝有純凈水的散熱管，使得不使用冷卻風(fēng)扇也可散熱。

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