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LED前照灯

2012-05-21 21:35:14      点击:

LED前照灯指采用白色LED的汽车前照灯。丰田在2007年5月17日发布的最高级混合动力车“雷克萨斯LS600h”上全球首次配备了白色发光二极管(LED)前照灯。寿命长达1万小时,点亮所需时间不超过0.1秒。功耗比HID灯的普及产品要低,与HID灯高端产品相当,今后如进一步改进,功耗预计会更低。

白色LED技术进步显着,目前已经有超过荧光灯和HID灯,发光效率达到100lm/W的产品面世。单个白色LED的光通量达到100lm以上的产品也不断涌现,在照明领域的应用正在加速推进。雷克萨斯LS600h的汽车前照灯采用了5个光通量为400lm的白色LED,实现了辅灯(Low Beam)所必须的亮度。产品由小丝制作所开发。
由小丝制作所开发,配备在丰田汽车的“雷克萨斯LS600h”上的前照灯,面向辅灯使用了5个白色LED灯。每个白色LED灯使用一个白色LED模块。
开发过程中碰到了确保亮度,降低功耗以及需采取发热对策等课题。亮度至少需要与卤素灯相同的20Mcd/m2.而白色LED只有数Mcd/m2.为此,在封装内配备了4个约1mm见方的大尺寸蓝色LED芯片,每个芯片可输入2.5W(输入电流为700mA),整个LED前照灯LEDheadlamp封装合计10W的电力。由此,得到了25Mcd/m2的亮度。
但是给每个芯片都提供大电力,发光效率会降低。与HID灯相比,雷克萨斯LS600h的前照灯实际工作时的发光效率仅为40lm/W,这意味着功耗较大。为此小丝制作所对光的有效利用做了改进。具体做法是对配备的多个白色LED灯分别给予各不相同的配光特性,制成配光图案。与在一个灯上制作复杂的配光图案时相比,降低了光损失。
小丝制作所还改进了远光照射时的白色LED灯构造。远光灯需要照射水平线下方的配光图案。原来的方法是遮光形成图案,而此次利用名为“光束整形器”的镜子,使射向水平线以上的光线改变方向。通过上述措施,可将白色LED发出的全光通量的半数以上提供给前照灯。与只能提取全光通量1/3左右的HID灯和卤素灯相比,效率大幅提高。实现了与“雷克萨斯LS460”采用高端HID灯作为前照灯时相同的功耗。
存在发热课题
为确保寿命,小丝制作所还悉心研究了发热对策。此次的LED前照灯模块必须安装在与LS460使用HID灯时相同的空间内,所以需要在限定的形状内采取发热对策。因此,首先改进了LED芯片,使其在接合温度即使高达150℃时也能使用。
其次,芯片上方封装的材料使用了玻璃,从而抑制了LED点亮时发热而导致的劣化。这种玻璃材料比通常用于封装材料的环氧树脂和硅树脂要难以劣化,即使在接合温度为115℃时,连续点亮8000小时,亮度也不会降低。而其他公司的产品在点亮5000小时后,就会发生10%以上的劣化。
另外,为了散发白色LED发出的热量,在灯的外壳上设置了散热片和散热管。在LED前照灯的试制品中,很多都是利用散热片和冷却风扇来散热的。但设置冷却风扇,会增大前照灯模块的体积。为此,此次采用了内部装有纯净水的散热管,使得不使用冷却风扇也可散热。