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解讀LED車燈因高溫引起的光衰問題

金鑒實驗室 ? 2023-04-12 14:32 ? 次閱讀
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萬事萬物的發展有它自然的規律,鹵素燈在歐盟明令禁止,LED大燈也被推到了一個新的浪潮。即便如此仍然有部分車主覺得鹵素燈更好,比如南方這個時候和雨神形影不離,一些車友仍然喜歡鹵素燈,因為鹵素燈穿透力很強,這是鹵素燈少數優點之一。即便如此也不能代表LED在穿透力這方面就不如鹵素燈,穿透力跟色溫有光,安裝車燈的時候不要裝過于太白的光就行,若還是擔心可以裝變色燈,全天候適用。

還有部分車友提到光衰的問題,本文著重講這個問題。

大家都知道半導體材料崛起在LED這一領域可以說表現得淋漓盡致了,凡事都難免利弊參半,而半導體材料缺點顯而易見,對環境溫度有很高要求的半導體材料,都需要有穩定的工作環境,這對LED來說自然是不能幸免。

1.LED汽車大燈光衰解析

LED車燈不可否認的一點就是壽命長,基本可以達到3萬小時,是傳統光源壽命的好幾倍,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。

汽車LED大燈在當前汽車大燈中可謂占據主流地位,象這樣大功率LED能量轉換效率很低。汽車LED通常只有10%-25%電能轉化為光能,剩下的電能都會轉化為熱能。傳統鹵素燈產生的熱量比LED高得多,但是鹵素燈的輸出亮度并不因熱量而改變,其熱量設計主要集中在殼體內部均溫設計上。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。

那要怎么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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熱通道的設計顧名思義,就是設計出更利于散發熱量的通道出來,使熱量能夠快速排出,或者被冷卻。基本上所有車輛車頭前都設有中網,中網設計實際上是利用車輛行駛過程中的氣流將發動機機艙中的熱量帶走,是一種相對合理的熱通道。而在LED大燈上增加風扇實際上與中網有異曲同工之妙,但PN結高溫光依靠風扇,導熱膠卻無法傳輸到風扇上。其中涉及對導熱材料要求較好,散熱沒有問題,熱量導不好也是徒勞。

與燈珠直接接觸最多的是基板與透鏡。但透鏡顯然沒有辦法實現導熱,唯有選擇導熱較好的基板才能完成困難的散熱任務。目前LED使用的基板一般分為:鋁基板、陶瓷基板和雙面紫銅基板。三種基板如果運用在汽車LED大燈上面哪種更合適呢?可以先看下他們各自的優缺點。

2.陶瓷基板

優點:鋁基板近百倍的導熱率,耐高溫,有很強的機械強度。

缺點:國內目前的產能并不能足以供應起LED這么龐大的產業鏈。

3.鋁基板

優點: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,出色的導熱率。

缺點:需制作絕緣層才能投入使用,總體熱導率仍由絕緣層決定。熱導率約為2-3W/(m·K)。除非進行熱電分離,但就工序成本而言,整個過程有些得不償失。

4.雙面紫銅基板

優點:能夠達到高效散熱和超能聚光的效果,且中間的薄度與鹵素燈絲非常接近;雙面紫銅更具優越性,已被視為今后汽車LED車燈的發展方向。led大燈銅帶散熱是一種被動散熱方式,銅帶散熱區域越大散熱效果就越好。

缺點:成本貴。

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5.總結

上述反差已顯而易見,金屬基板究竟是否將由陶瓷基板取代,但雙面紫銅基板才是LED車燈的發展方向,它還是現在市面上最優秀的基板之一,價格自然不會便宜。當夠買LED車燈時要求車友們一定要注意量力而行,亮度方面若非變色燈則盡量不買大于7000K的色溫,免得穿透力不足。

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