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从汽车前大灯看强光LED不同封装形式的优缺点

2021-12-10 02:05:20

  采用LEDs制造的汽车前大灯灯泡具有寿命长、亮度高、投射距离远等显著优点,己经成为大面积替代卤素灯和氙气灯的优选光源,由多光束智能強光LEDs制造的自适应汽车前大灯亦已成为下一代汽车前大灯的趋势。

  由图一可知,从道路照明实况看,用LEDs光源的汽车前大灯在视觉、亮度与投射距离方面明显优于使用卤素灯的汽车前大灯,前者的寿命更是后者的好几十倍。

  

  ▲ 图一:上图为采用卤素灯的汽车前大灯近(左)远(右)光效果,下图为采用LED的汽车前大灯近(左)远(右)光效果。【源自火丁智能照明】

  尽管LEDs是一种新的照明光源,就汽配与后装市场而言,因为必须使用汽车前大灯原有的灯体系统,所以在设计上用LEDs汽车前大灯灯泡的外形尺寸、固定方式与接口、电源与控制、发光区形状、亮度与光通量等应该尽量做到与卤素灯泡和氙气灯泡一致。

  当替代卤素灯泡和氙气灯泡使用时,就不需要对灯体作大的改动。作为一种新的替代光源,使用LEDs的汽车前大灯必须给用户带来新的体验,不仅在寿命和可靠性上要有明显提升,而且在不增加甚至在减少炫光的同时,能大幅增加地面照度与投射距离。

  

  ▲ 图二:卤素灯泡(左)与氙气灯泡(右)【源自Philips】

  由图二可知,卤素灯泡和氙气灯泡均为线性光源,其光亮区域的长度约4-6mm,直径约为1-1.2mm,作为替代卤素灯泡和氙气灯泡的LEDs汽车前大灯灯泡,其理想发光区域应为 4-6mm x 1.1-1.2mm。显然,发光区域呈线性的LEDs是制造LEDs汽车前大灯灯泡的首选光源。

  LEDs作为成熟的光源己广泛应用于照明、背光、显示等领域,强光LEDs以小尺寸、大电流、高可靠为特征,主要应用于方向性投射类照明领域,如汽车前大灯、摩托车灯、微型投影仪、舞台照明、便携式强光照明、超长距离探照灯等。目前,应用于汽车前大灯和摩托车灯的强光LED封装形式有COBs (chip on board的缩写),CSP(chip scale package的缩写)-COBs、2016-LEDs或CSP-LEDs,大功率陶瓷基LEDs和汽车前大灯专用LED模组。

  

  ▲ 图三:采用COBs制造的汽车前大灯灯泡【源自360图片】

  图三为采用COBs制造的汽车前大灯灯泡。这类光源的光通量可以很高,主要取决于发光面积的大小。一般可以达到2000-3000LM。COBs通常是面光源,不属于线性光源。即使把COBs的发光区围成长条形,采用导热性能良好的陶瓷或超导铝作为基板,受封装形式的限制,仍然无法实现小尺寸大电流高可靠的目标。用COBs 做的汽车前大灯灯泡,由于其发光区形状与卤素灯泡和氙气灯泡的相差甚远,许多发自线性区域之外的光都变成了有害的杂散光和炫光,不仅不能提升道路表面的有效照度,还破坏了投射光束的光形与亮度分布。一味增加光通量,不仅带来了更加严重的散热问题,严重的炫光和畸形的光强分布反而会成为安全的隐患。用COBs 制造的汽车前大灯灯泡尽管成本很低,但可靠性和光形比较差,只能属于初级产品,己被主流市场所淘汰。

  ▲ 图四:采用大功率陶瓷基LEDs 制造的汽车前大灯灯泡。【拍摄自外购产品】

  图四为采用大功率陶瓷基LEDs 制造的汽车前大灯灯泡。大功率陶瓷基LEDs 属于小尺寸、大电流、高可靠强光LED 光源,主要有CREE 的XHP35,XHP50,XHP70,XML-2 等为代表。由于大功率陶瓷基LEDs带有常规LEDs 的透镜和往往使用高光效的垂直芯片,其发光效率通常比其它LEDs 来得高。所使用的陶瓷基板,由于具有低的热阻,使得大功率陶瓷基LEDs 可以在超驱条件下正常使用。