LED的應用實例介紹

LED的前照燈

指采用白色LED的汽車前照燈。豐田在2007年5月17日發(fā)布的最高級混合動力車“雷克薩斯LS600h”上全球首次配備了白色發(fā)光二極管(LED)前照燈。壽命長達1萬小時，點亮所需時間不超過0.1秒。功耗比HID燈的普及產(chǎn)品要低，與HID燈高端產(chǎn)品相當，今后如進一步改進，功耗預計會更低。

　　提高亮度，降低功耗

　　白色LED技術進步顯著，目前已經(jīng)有超過熒光燈和HID燈，發(fā)光效率達到100lm/W的產(chǎn)品面世。單個白色LED的光通量達到100lm以上的產(chǎn)品也不斷涌現(xiàn)，在照明領域的應用正在加速推進。雷克薩斯LS600h的汽車前照燈采用了5個光通量為400lm的白色LED，實現(xiàn)了輔燈(LowBeam)所必須的亮度。產(chǎn)品由小絲制作所開發(fā)。

　　輔燈使用5個白色LED

　　由小絲制作所開發(fā)，配備在豐田汽車的“雷克薩斯LS600h”上的前照燈，面向輔燈使用了5個白色LED燈。每個白色LED燈使用一個白色LED模塊。

　　開發(fā)過程中碰到了確保亮度，降低功耗以及需采取發(fā)熱對策等課題。亮度至少需要與鹵素燈相同的20Mcd/m2。而白色LED只有數(shù)Mcd/m2。為此，在封裝內配備了4個約1mm見方的大尺寸藍色LED芯片，每個芯片可輸入2.5W(輸入電流為700mA)，整個LED前照燈LEDheadlamp封裝合計10W的電力。由此，得到了25Mcd/m2的亮度。

　　但是給每個芯片都提供大電力，發(fā)光效率會降低。與HID燈相比，雷克薩斯LS600h的前照燈實際工作時的發(fā)光效率僅為40lm/W，這意味著功耗較大。為此小絲制作所對光的有效利用做了改進。具體做法是對配備的多個白色LED燈分別給予各不相同的配光特性，制成配光圖案。與在一個燈上制作復雜的配光圖案時相比，降低了光損失。

　　小絲制作所還改進了遠光照射時的白色LED燈構造。遠光燈需要照射水平線下方的配光圖案。原來的方法是遮光形成圖案，而此次利用名為“光束整形器”的鏡子，使射向水平線以上的光線改變方向。通過上述措施，可將白色LED發(fā)出的全光通量的半數(shù)以上提供給前照燈。與只能提取全光通量1/3左右的HID燈和鹵素燈相比，效率大幅提高。實現(xiàn)了與“雷克薩斯LS460”采用高端HID燈作為前照燈時相同的功耗。

　　存在發(fā)熱課題

　　為確保壽命，小絲制作所還悉心研究了發(fā)熱對策。此次的LED前照燈模塊必須安裝在與LS460使用HID燈時相同的空間內，所以需要在限定的形狀內采取發(fā)熱對策。因此，首先改進了LED芯片，使其在接合溫度即使高達150℃時也能使用。

　　其次，芯片上方封裝的材料使用了玻璃，從而抑制了LED點亮時發(fā)熱而導致的劣化。這種玻璃材料比通常用于封裝材料的環(huán)氧樹脂和硅樹脂要難以劣化，即使在接合溫度為115℃時，連續(xù)點亮8000小時，亮度也不會降低。而其他公司的產(chǎn)品在點亮5000小時后，就會發(fā)生10%以上的劣化。

　　另外，為了散發(fā)白色LED發(fā)出的熱量，在燈的外殼上設置了散熱片和散熱管。在LED前照燈的試制品中，很多都是利用散熱片和冷卻風扇來散熱的。但設置冷卻風扇，會增大前照燈模塊的體積。為此，此次采用了內部裝有純凈水的散熱管，使得不使用冷卻風扇也可散熱。