常見問題

LED汽車照明技能與困境

曾經(jīng)，LED前照燈只運(yùn)用在概念車上，跟著LED照明技能以及汽車產(chǎn)業(yè)的不斷開展，LED前照燈的運(yùn)用規(guī)模已從概念車、豪華車向中檔車乃至一般車型過渡，而且照明發(fā)光強(qiáng)度已到達(dá)白熾燈的水平。
 
汽車前照燈包含遠(yuǎn)光燈和近光燈。在夜間行進(jìn)時(shí)，遠(yuǎn)光燈應(yīng)確保照亮車前100 m、高2 m處規(guī)模內(nèi)的物體，且亮度均勻；近光燈不但要確保車前40 m司機(jī)能看清妨礙物，而且不能讓迎面而來的駕馭員或行人發(fā)生眩光，以確保汽車在夜間交會車行進(jìn)時(shí)的安全。
 
傳統(tǒng)汽車前照燈輸出近光和遠(yuǎn)光兩種功用的光束，且每種光束散布模式均呈靜態(tài)散布，詳細(xì)的光照散布也都符合國家規(guī)范。但在實(shí)踐運(yùn)用中，此體系射出的光束散布于有限的視點(diǎn)規(guī)模，在一些較為雜亂的路況下(如轉(zhuǎn)彎)極易發(fā)生視覺盲區(qū)。別的，傳統(tǒng)汽車前照明體系不具備主動調(diào)整光束散布的功用，近光光束和遠(yuǎn)光光束之間的改換需駕馭員手動操作完成，這樣在來往車輛頻頻的行車環(huán)境下，車輛之間簡單發(fā)生眩目光。為了戰(zhàn)勝傳統(tǒng)汽車前照燈的上述缺陷，自習(xí)慣前照體系A(chǔ)FS應(yīng)運(yùn)而生。
 

AFS是一種能使駕馭員更好地習(xí)慣各種速度、路途類型和氣候條件的改動，進(jìn)步駕馭安全性的前照燈體系。其作業(yè)原理如下：當(dāng)汽車進(jìn)入特別的路途狀況(如彎道)時(shí)，由于方向盤和速度發(fā)生改動，視點(diǎn)傳感器和速度傳感器傳輸?shù)诫娍貑卧?ECU)的信號就相應(yīng)發(fā)生了改動。ECU捕捉到這些信號改動，一同判別車輛進(jìn)入了哪種彎道，并宣告相應(yīng)的指令給前照燈的操控單元，操控單元依據(jù)收到的指令操控裝在AFS燈體內(nèi)部的微電機(jī)帶動發(fā)光三要素繞相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而在非常規(guī)路面及氣候下行進(jìn)時(shí)，改動照明方法，供給更好的安全確保。
 
跟著白光LED技能的開展及空氣動力學(xué)和汽車造型的需求，汽車前部位置越來越低且呈流線型，為前照燈預(yù)留的空間越來越小。為了滿意汽車照明智能化和人性化的需求，AFS與LED燈的結(jié)合現(xiàn)已成為現(xiàn)代汽車前照燈的開展趨勢。
 
車用LED照明面對的問題及應(yīng)對辦法
 
車用LED照明技能作為一項(xiàng)具有突破性含義的新技能，現(xiàn)已被大多數(shù)的汽車制作商以及消費(fèi)者所接受，越來越多的高級汽車都配備了LED燈。但由于汽車運(yùn)用環(huán)境的特別要求，要真實(shí)完成車用LED替代傳統(tǒng)光源，還有許多技能難題需求處理。
 
1)本錢問題
 
全球規(guī)模內(nèi)，車用LED生產(chǎn)本錢的下降速度將是影響今后車用LED大規(guī)模運(yùn)用的首要因素之一。就元件本身而言，LED燈的價(jià)格遍及高于其他傳統(tǒng)光源。如：1 W大功率白光LED的市場價(jià)格約是白熾燈的十幾倍到幾十倍不等，故LED芯片還有很大的降價(jià)空間，其首要途徑為：①開展大芯片大電流�，F(xiàn)在的芯片一般在0.5 mm~1.5 mm之間，芯片小，電流難以加大，這是LED向單顆大功率開展的妨礙。假如在不下降光效的前提下把芯片做大以便經(jīng)過更大的電流，大幅進(jìn)步單顆LED的功率，這樣燈具所用的LED數(shù)量將顯著削減，有助于燈具本錢的下降。②研制新式襯底資料。現(xiàn)在國內(nèi)現(xiàn)已啟動了價(jià)格比較廉價(jià)的Si襯底資料的研討，希望能替代價(jià)格昂貴的藍(lán)寶石或SiC。除價(jià)格廉價(jià)外，Si還能夠制作出比藍(lán)寶石或SiC襯底尺度更大的襯底，以進(jìn)步MOCVD的利用率，從而進(jìn)步管芯產(chǎn)率[18]。此外，由于Si的硬度比藍(lán)寶石和SiC低，在加工方面也能夠節(jié)約本錢。據(jù)國外某聞名公司的估計(jì)，運(yùn)用硅襯底制作藍(lán)光GaN LED的制作本錢將比藍(lán)寶石和SiC襯底低90%。③持續(xù)延伸LED的壽數(shù)。理論上，LED的壽數(shù)現(xiàn)已超過汽車運(yùn)用壽數(shù)，但在實(shí)踐汽車環(huán)境運(yùn)用中，LED運(yùn)用壽數(shù)還有待進(jìn)一步進(jìn)步。假如LED實(shí)踐運(yùn)用壽數(shù)能到達(dá)整車的壽數(shù)，則在汽車壽數(shù)期內(nèi)無需替換光源，免去了這方面的修理費(fèi)用，就會愈加經(jīng)濟(jì)。
 
就整個(gè)車用LED照明體系而言，有必要下降LED驅(qū)動計(jì)劃的體系級本錢，以進(jìn)步該項(xiàng)技能的市場競爭力。下降計(jì)劃本錢的途徑之一是盡可能削減驅(qū)動器的元器件數(shù)量，一同這也有利于進(jìn)步體系牢靠性，由于PCB上的每個(gè)元件都可能是體系的一個(gè)失效點(diǎn)。
 
2)散熱問題
 
一般高功率LED輸入功率約20%變換成光能，剩余的80%均變換為熱能，這比傳統(tǒng)燈源高許多。假如這部分熱能無法導(dǎo)出，將會使LED界面溫度過高，進(jìn)而影響產(chǎn)品生命周期、發(fā)光功率及安穩(wěn)性，由此整個(gè)汽車照明體系就會遭到嚴(yán)重影響[19]�，F(xiàn)在改善車用LED燈具散熱的首要途徑：①LED本身的改善。首先，改善封裝結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)直插式LED封裝結(jié)構(gòu)熱阻高達(dá)250℃/W～300℃/W，而新的封裝結(jié)構(gòu)選用低電阻率、高導(dǎo)熱功用的資料粘結(jié)芯片，在芯片下部加銅或鋁質(zhì)熱沉，并選用半包封結(jié)構(gòu)，大大進(jìn)步了LED的散熱才能[20-21]。其次，改善LED的制作資料，選用超薄、高導(dǎo)熱、高絕緣陶瓷薄片作基底，進(jìn)步散熱作用；開發(fā)量子變換功率高、能接受高溫的熒光粉，進(jìn)步答應(yīng)的最大結(jié)點(diǎn)溫度，增大答應(yīng)的散熱規(guī)劃溫差，以下降散熱規(guī)劃的難度。②散熱裝置的改善。首要有：考慮選用適宜的散熱方式，如熱管、電扇、水冷等，要確保將熱量迅速地散宣告去，一同散熱裝置能夠安穩(wěn)地作業(yè)[22-23]；考慮散熱片的結(jié)構(gòu)形狀尺度，要確保滿意的散熱面積，一同散熱作用要好；考慮電路板的規(guī)劃格局，可將印制電路板規(guī)劃為上下兩層，下層專用于信號發(fā)生電路及驅(qū)動電路，上層為LED點(diǎn)陣電路，這樣能夠有用地防止由于LED的熱量傳遞到驅(qū)動芯片而使其損壞。
 
3)光效問題
 
提高LED光效是車用LED技能開展的要害，是車用LED產(chǎn)業(yè)化的出發(fā)點(diǎn)和原動力。從封裝技能上來說，LED的封裝應(yīng)該盡量削減光線在其內(nèi)部的全反射，添加襯底基板反射率，從而使光線能夠盡量多地透射出來，添加LED的發(fā)光效能。本年2月，Cree公司現(xiàn)已宣告其實(shí)驗(yàn)室成果LED光效現(xiàn)已到達(dá)2 081 m/W，信任這不是極限，還會有更高的提高空間，但需求有新的技能突破。
 
4)電磁攪擾問題
 
汽車環(huán)境下相同面對電磁攪擾問題EMI(Electro Magnetic Interference)。車載電子產(chǎn)品對噪聲很靈敏，尤其是導(dǎo)航體系、無線電路和AM無線電波段接收機(jī)。為了最大極限地下降發(fā)生噪聲攪擾的可能性，有些LED驅(qū)動器IC中選用了安穩(wěn)頻率開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。別的，用戶還可在200 kHz~2 MHz的規(guī)模內(nèi)設(shè)置開關(guān)頻率，以使開關(guān)噪聲遠(yuǎn)離要害頻段(如AM無線電波段)。
LED才智路燈現(xiàn)狀與計(jì)劃規(guī)劃
對比起汽車照明，LED路燈作為城市最為廣泛的運(yùn)用，市場潛力也非常巨大，據(jù)Navigant Research調(diào)研顯現(xiàn)，2017年全球智能路燈市場價(jià)值將到達(dá)6.1億美元，并在2026年增長到69億美元。市場份額估計(jì)將從2017年的2%增長到2026年的20%左右。能夠看到，現(xiàn)在LED照明已成為全球大多城市傳統(tǒng)大街照明的規(guī)范替代品，智能操控開端變得越來越廣泛，而且逐步與LED照明一同進(jìn)行布置。智能路燈的安裝基數(shù)估計(jì)將會從現(xiàn)在的630萬個(gè)大幅增長到2026年的7300萬個(gè)。
 
才智路燈計(jì)劃規(guī)劃
而現(xiàn)在才智城市概念的推進(jìn)也誕生了才智路燈，才智路燈就是經(jīng)過運(yùn)用先進(jìn)、高效、牢靠的通訊技能，在傳統(tǒng)路燈單一照明功用的基礎(chǔ)上集成路燈的長途集中操控與辦理、手機(jī)信號覆蓋、智能感知、安防監(jiān)控和汽車充電樁等城市辦理效勞功用，將傳統(tǒng)燈桿變?yōu)槌鞘形锫?lián)網(wǎng)的載體，關(guān)于才智路燈的規(guī)劃計(jì)劃首要包含以下幾個(gè)關(guān)鍵。

1）點(diǎn)位規(guī)劃

一般的路途路燈距離約為35m，路途兩邊均勻?qū)ΨQ散布，其間距離100m以內(nèi)設(shè)置一個(gè)才智路燈，依據(jù)城市路燈規(guī)劃，即2～3個(gè)路燈距離一個(gè)才智路燈，如圖7所示，可滿意城市感知設(shè)備的全面取點(diǎn)需求。

2）供電規(guī)劃

因本項(xiàng)目是改造項(xiàng)目，在滿意正常路燈照明供電的基礎(chǔ)上，不會改動既有電纜，而是從原箱變引出處新增一路才智路燈電力電纜，為LED屏、攝像機(jī)及傳感器等不同設(shè)備供電，為進(jìn)步供電等級，才智路燈的供電選用UPS不間斷電源進(jìn)行斷電維護(hù)。

3）通訊規(guī)劃

才智路燈所集成的相關(guān)功用需求搭建安穩(wěn)的通訊傳輸，選用有線傳輸光纜方式，確保視頻信號、操控信號、通訊信號的有用和安穩(wěn)。每根才智路燈都有一根光纜直通到光交箱，最后一致傳輸?shù)綍�聚機(jī)房進(jìn)行會聚。