'LED汽車大燈出現光衰,那還要裝LED嗎?'

藍寶石 設計 技術 陶瓷 熱能 NEW動力燈改 2019-08-17
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半導體材料的興起在LED這個方面的可謂是展現的淋漓盡致,任何事物必定會有利有弊,半導體材料的弊端也很明顯,對於環境溫度要求較高的半導體材料需要一個穩定的工作環境,LED也不例外。

LED汽車大燈光衰解析

首先不可否認的一點就是壽命長,基本可以達到6-10萬小時,是傳統光源壽命的10倍,基本上不需要換燈具。而且節能環保、無輻射,反應也比較快。另外,體積比較小,所以可塑性也比較高,造型自然也比較多樣。

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半導體材料的興起在LED這個方面的可謂是展現的淋漓盡致,任何事物必定會有利有弊,半導體材料的弊端也很明顯,對於環境溫度要求較高的半導體材料需要一個穩定的工作環境,LED也不例外。

LED汽車大燈光衰解析

首先不可否認的一點就是壽命長,基本可以達到6-10萬小時,是傳統光源壽命的10倍,基本上不需要換燈具。而且節能環保、無輻射,反應也比較快。另外,體積比較小,所以可塑性也比較高,造型自然也比較多樣。

LED汽車大燈出現光衰,那還要裝LED嗎?

汽車LED大燈可以說是目前汽車大燈的主流,像這種大功率的LED,能量轉換的效率是非常低的。汽車LED一般只有10%-25%的電能轉換成光能,其餘的將會全部轉換成熱能,加之汽車前大燈安裝在炙熱的發動機艙內,高溫水箱、引擎、排氣系統所產生的熱將LED前大燈置於嚴酷的環境中。傳統車燈燈泡所產生的熱遠高於LED,但燈泡輸出的亮度不會因為熱而變化,其熱設計的重點是殼體內的均溫設計。而LED的光輸出卻會因為自身的熱或來自發動機艙的高溫而影響本身PN結溫穩定,LED光通量和波長等重要參數受到PN結溫的直接影響,這種不良的溫度循環將導致發光效率和壽命急劇下降。這種情況,一般稱之為光衰。

那要怎麼解決高溫引起的光衰問題呢?兩個方法,一個就是熱通道的設計,另一個就是使用導熱更好的材料。

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半導體材料的興起在LED這個方面的可謂是展現的淋漓盡致,任何事物必定會有利有弊,半導體材料的弊端也很明顯,對於環境溫度要求較高的半導體材料需要一個穩定的工作環境,LED也不例外。

LED汽車大燈光衰解析

首先不可否認的一點就是壽命長,基本可以達到6-10萬小時,是傳統光源壽命的10倍,基本上不需要換燈具。而且節能環保、無輻射,反應也比較快。另外,體積比較小,所以可塑性也比較高,造型自然也比較多樣。

LED汽車大燈出現光衰,那還要裝LED嗎?

汽車LED大燈可以說是目前汽車大燈的主流,像這種大功率的LED,能量轉換的效率是非常低的。汽車LED一般只有10%-25%的電能轉換成光能,其餘的將會全部轉換成熱能,加之汽車前大燈安裝在炙熱的發動機艙內,高溫水箱、引擎、排氣系統所產生的熱將LED前大燈置於嚴酷的環境中。傳統車燈燈泡所產生的熱遠高於LED,但燈泡輸出的亮度不會因為熱而變化,其熱設計的重點是殼體內的均溫設計。而LED的光輸出卻會因為自身的熱或來自發動機艙的高溫而影響本身PN結溫穩定,LED光通量和波長等重要參數受到PN結溫的直接影響,這種不良的溫度循環將導致發光效率和壽命急劇下降。這種情況,一般稱之為光衰。

那要怎麼解決高溫引起的光衰問題呢?兩個方法,一個就是熱通道的設計,另一個就是使用導熱更好的材料。

LED汽車大燈出現光衰,那還要裝LED嗎?

熱通道的設計顧名思義,就是設計出更利於散發熱量的通道出來,使熱量能夠快速排出,或者被冷卻。基本所有的汽車車頭前面都有一箇中網,中網的設計其實就是利用汽車運行時的氣流來帶走發動機機艙內的熱量,這就是一個比較合理的熱通道。LED大燈同理,加裝散熱風扇,其實與中網的設計是一致的,但是PN結的高溫光靠風扇、導熱膠可沒辦法輸送到風扇。這就涉及到需要更好的導熱材料,散熱沒問題的情況下,熱量導不出來都是枉然。

最能夠直接接觸到燈珠的就是基板和透鏡了。但是透鏡明顯沒辦法達到導熱目的,那麼只有選用更好導熱的基板才能夠完成艱鉅的散熱任務。目前LED使用的基板一般分為:鋁基板、藍寶石基板、陶瓷基板。其實藍寶石基板就是透明陶瓷基板的一種,也算是特種陶瓷材料的一種。那三種基板如果運用在汽車LED大燈上面哪種更合適呢?我們不妨先來看下他們各自的優缺點。

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半導體材料的興起在LED這個方面的可謂是展現的淋漓盡致,任何事物必定會有利有弊,半導體材料的弊端也很明顯,對於環境溫度要求較高的半導體材料需要一個穩定的工作環境,LED也不例外。

LED汽車大燈光衰解析

首先不可否認的一點就是壽命長,基本可以達到6-10萬小時,是傳統光源壽命的10倍,基本上不需要換燈具。而且節能環保、無輻射,反應也比較快。另外,體積比較小,所以可塑性也比較高,造型自然也比較多樣。

LED汽車大燈出現光衰,那還要裝LED嗎?

汽車LED大燈可以說是目前汽車大燈的主流,像這種大功率的LED,能量轉換的效率是非常低的。汽車LED一般只有10%-25%的電能轉換成光能,其餘的將會全部轉換成熱能,加之汽車前大燈安裝在炙熱的發動機艙內,高溫水箱、引擎、排氣系統所產生的熱將LED前大燈置於嚴酷的環境中。傳統車燈燈泡所產生的熱遠高於LED,但燈泡輸出的亮度不會因為熱而變化,其熱設計的重點是殼體內的均溫設計。而LED的光輸出卻會因為自身的熱或來自發動機艙的高溫而影響本身PN結溫穩定,LED光通量和波長等重要參數受到PN結溫的直接影響,這種不良的溫度循環將導致發光效率和壽命急劇下降。這種情況,一般稱之為光衰。

那要怎麼解決高溫引起的光衰問題呢?兩個方法,一個就是熱通道的設計,另一個就是使用導熱更好的材料。

LED汽車大燈出現光衰,那還要裝LED嗎?

熱通道的設計顧名思義,就是設計出更利於散發熱量的通道出來,使熱量能夠快速排出,或者被冷卻。基本所有的汽車車頭前面都有一箇中網,中網的設計其實就是利用汽車運行時的氣流來帶走發動機機艙內的熱量,這就是一個比較合理的熱通道。LED大燈同理,加裝散熱風扇,其實與中網的設計是一致的,但是PN結的高溫光靠風扇、導熱膠可沒辦法輸送到風扇。這就涉及到需要更好的導熱材料,散熱沒問題的情況下,熱量導不出來都是枉然。

最能夠直接接觸到燈珠的就是基板和透鏡了。但是透鏡明顯沒辦法達到導熱目的,那麼只有選用更好導熱的基板才能夠完成艱鉅的散熱任務。目前LED使用的基板一般分為:鋁基板、藍寶石基板、陶瓷基板。其實藍寶石基板就是透明陶瓷基板的一種,也算是特種陶瓷材料的一種。那三種基板如果運用在汽車LED大燈上面哪種更合適呢?我們不妨先來看下他們各自的優缺點。

LED汽車大燈出現光衰,那還要裝LED嗎?

陶瓷基板:這裡說的陶瓷基板基本就是氮化鋁陶瓷基板,有優於鋁基板近百倍的導熱率,而且能夠耐高溫,有很強的機械強度,也就是說能夠保證汽車LED大燈完美運行的條件已經完成了。那麼缺點呢?其實與藍寶石基板類似,國內目前的產能並不能足以供應起LED這麼龐大的產業鏈。國內需要更多像是斯利通這樣的企業,能夠將實驗室的技術實時對接工廠,以滿足市場所需。

藍寶石基板:藍寶石基板就比較厲害了,因為是透明的,所以可以做出一定的鏡面效果,能夠提升整個光通量,導熱率也能到一個比較理想的地步。但是藍寶石基板需要採用晶體生長來完成,目前國內相關技術並不成熟,並不能足量供應國內龐大的LED市場。

鋁基板:相對比環氧樹脂基板而言,金屬基板明顯更靠譜,有著更好的穩定性,也有著相當出色的導熱率,但是鋁基板需要做一層絕緣層才能夠使用,整體的熱導率還是取決於絕緣層。一般情況下,熱導率在2-3W/(m·K)左右,除非做熱電分離,但是整個從工序成本上來看,就有點得不償失了。

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半導體材料的興起在LED這個方面的可謂是展現的淋漓盡致,任何事物必定會有利有弊,半導體材料的弊端也很明顯,對於環境溫度要求較高的半導體材料需要一個穩定的工作環境,LED也不例外。

LED汽車大燈光衰解析

首先不可否認的一點就是壽命長,基本可以達到6-10萬小時,是傳統光源壽命的10倍,基本上不需要換燈具。而且節能環保、無輻射,反應也比較快。另外,體積比較小,所以可塑性也比較高,造型自然也比較多樣。

LED汽車大燈出現光衰,那還要裝LED嗎?

汽車LED大燈可以說是目前汽車大燈的主流,像這種大功率的LED,能量轉換的效率是非常低的。汽車LED一般只有10%-25%的電能轉換成光能,其餘的將會全部轉換成熱能,加之汽車前大燈安裝在炙熱的發動機艙內,高溫水箱、引擎、排氣系統所產生的熱將LED前大燈置於嚴酷的環境中。傳統車燈燈泡所產生的熱遠高於LED,但燈泡輸出的亮度不會因為熱而變化,其熱設計的重點是殼體內的均溫設計。而LED的光輸出卻會因為自身的熱或來自發動機艙的高溫而影響本身PN結溫穩定,LED光通量和波長等重要參數受到PN結溫的直接影響,這種不良的溫度循環將導致發光效率和壽命急劇下降。這種情況,一般稱之為光衰。

那要怎麼解決高溫引起的光衰問題呢?兩個方法,一個就是熱通道的設計,另一個就是使用導熱更好的材料。

LED汽車大燈出現光衰,那還要裝LED嗎?

熱通道的設計顧名思義,就是設計出更利於散發熱量的通道出來,使熱量能夠快速排出,或者被冷卻。基本所有的汽車車頭前面都有一箇中網,中網的設計其實就是利用汽車運行時的氣流來帶走發動機機艙內的熱量,這就是一個比較合理的熱通道。LED大燈同理,加裝散熱風扇,其實與中網的設計是一致的,但是PN結的高溫光靠風扇、導熱膠可沒辦法輸送到風扇。這就涉及到需要更好的導熱材料,散熱沒問題的情況下,熱量導不出來都是枉然。

最能夠直接接觸到燈珠的就是基板和透鏡了。但是透鏡明顯沒辦法達到導熱目的,那麼只有選用更好導熱的基板才能夠完成艱鉅的散熱任務。目前LED使用的基板一般分為:鋁基板、藍寶石基板、陶瓷基板。其實藍寶石基板就是透明陶瓷基板的一種,也算是特種陶瓷材料的一種。那三種基板如果運用在汽車LED大燈上面哪種更合適呢?我們不妨先來看下他們各自的優缺點。

LED汽車大燈出現光衰,那還要裝LED嗎?

陶瓷基板:這裡說的陶瓷基板基本就是氮化鋁陶瓷基板,有優於鋁基板近百倍的導熱率,而且能夠耐高溫,有很強的機械強度,也就是說能夠保證汽車LED大燈完美運行的條件已經完成了。那麼缺點呢?其實與藍寶石基板類似,國內目前的產能並不能足以供應起LED這麼龐大的產業鏈。國內需要更多像是斯利通這樣的企業,能夠將實驗室的技術實時對接工廠,以滿足市場所需。

藍寶石基板:藍寶石基板就比較厲害了,因為是透明的,所以可以做出一定的鏡面效果,能夠提升整個光通量,導熱率也能到一個比較理想的地步。但是藍寶石基板需要採用晶體生長來完成,目前國內相關技術並不成熟,並不能足量供應國內龐大的LED市場。

鋁基板:相對比環氧樹脂基板而言,金屬基板明顯更靠譜,有著更好的穩定性,也有著相當出色的導熱率,但是鋁基板需要做一層絕緣層才能夠使用,整體的熱導率還是取決於絕緣層。一般情況下,熱導率在2-3W/(m·K)左右,除非做熱電分離,但是整個從工序成本上來看,就有點得不償失了。

LED汽車大燈出現光衰,那還要裝LED嗎?

以上的對比已經很明顯了,金屬基板到底會不會被陶瓷基板所替代掉,這個問題有些杞人憂天,我們應該著眼當下,研發生產出更加適合當今快速發展市場的產品,才能夠保證不被下一個新產品所替代掉。

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