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解读汽车照明LED灯因高温引起的光衰问题 [复制链接]

本帖最后由 火辣西米秀 于 2024-7-9 16:54 编辑

自然界中的一切事物都遵循其固有的发展规律。随着欧盟对卤素灯的禁用,LED大灯技术迎来了新的发展机遇。尽管如此,一些车主仍对卤素灯情有独钟,特别是在多雨的南方地区,他们认为卤素灯的强穿透力是其为数不多的优势之一。然而,这并不意味着LED大灯在穿透力方面就一定逊色于卤素灯。实际上,选择合适的色温可以提高LED大灯的穿透力,避免使用过白的光源。如果车主对此仍有顾虑,可以考虑安装变色灯,以适应不同的天气条件。

 

此外,一些车主还关注到LED大灯的光衰问题。本文将重点探讨这一问题。众所周知,半导体材料在LED领域的应用已经取得了显著的成就。然而,任何事物都有其两面性,半导体材料的缺陷也同样明显。由于半导体材料对环境温度有较高的要求,它们需要一个稳定的工作条件,这对LED大灯来说同样适用。这意味着LED大灯的性能在很大程度上受到其散热系统的影响。因此,设计高效的散热解决方案对于确保LED大灯的长期稳定运行至关重要。金鉴实验室在LED失效分析方面有丰富的经验,为国内众多灯具厂提供LED可靠性检测和其后的失效分析和技术咨询。不少客户的灯具在老化测试、可靠性试验后出现LED死灯或者光衰严重导致的失效,通过我们找到了失效分析根本原因,从而改进灯具的缺陷,提高灯具的可靠性。

 

 

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1.LED汽车大灯光衰解析

 

LED车灯不可否认的一点就是寿命长,基本可以达到3万小时,是传统光源寿命的好几倍,基本上不需要换灯具。而且节能环保、无辐射,反应也比较快。另外,体积比较小,所以可塑性也比较高,造型自然也比较多样。汽车LED大灯在当前汽车大灯中可谓占据主流地位,像这样大功率LED能量转换效率很低。汽车LED通常只有10%-25%电能转化为光能,剩下的电能都会转化为热能。
 
传统卤素灯产生的热量比LED高得多,但是卤素灯的输出亮度并不因热量而改变,其热量设计主要集中在壳体内部均温设计上。而LED的光输出却会因为自身的热或来自发动机舱的高温而影响本身PN结温稳定,LED光通量和波长等重要参数受到PN结温的直接影响,这种不良的温度循环将导致发光效率和寿命急剧下降。这种情况,一般称之为光衰。那要怎么解决高温引起的光衰问题呢?两个方法,一个就是热通道的设计,另一个就是使用导热更好的材料。

 

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热流通的设计本质上是为了创建更有效的热能排放路径,确保热量可以迅速散发或被有效冷却。在汽车领域,车辆前部的进气格栅是一个典型例子,它利用行驶时的空气流动来带走引擎舱内的热能,这是一种高效的热管理策略。类似地,在LED灯上加装风扇,其原理与进气格栅相似,但关键在于,风扇本身无法直接吸收PN结的高温,而是依赖于导热材料将热量传递至风扇。这就需要选用性能优良的导热材料,因为如果热量不能有效传导,那么散热效果将大打折扣。
 
LED灯珠与基板和透镜接触最为密切。然而,透镜本身不具备导热功能,因此必须选择导热性能优异的基板来应对散热挑战。目前,LED灯使用的基板主要有三种类型:铝基板、陶瓷基板和双面紫铜基板。对于汽车LED大灯而言,哪种基板更为合适呢?我们可以从它们各自的特性和优势来分析。

 

 

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2.陶瓷基板

 

优点:铝基板近百倍的导热率,耐高温,有很强的机械强度。

 

缺点:国内目前的产能并不能足以供应起LED这么庞大的产业链。

 

3.铝基板

 

优点:相对比环氧树脂基板而言,金属基板明显更靠谱,有着更好的稳定性,出色的导热率。

 

缺点:需制作绝缘层才能投入使用,总体热导率仍由绝缘层决定。热导率约为2-3W/(m·K)。除非进行热电分离,但就工序成本而言,整个过程有些得不偿失。

 

4.双面紫铜基板

 

优点:能够达到高效散热和超能聚光的效果,且中间的薄度与卤素灯丝非常接近;双面紫铜更具优越性,已被视为今后汽车LED车灯的发展方向。led大灯铜带散热是一种被动散热方式,铜带散热区域越大散热效果就越好。

 

缺点:成本贵。

 

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5.总结

 

上述反差已显而易见,金属基板究竟是否将由陶瓷基板取代,但双面紫铜基板才是LED车灯的发展方向,它还是现在市面上最优秀的基板之一,价格自然不会便宜。当购买LED车灯时要求车友们一定要注意量力而行,亮度方面若非变色灯则尽量不买大于7000K的色温,免得穿透力不足。

此帖出自汽车电子论坛

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