LED取代白熾燈逐步應(yīng)用于汽車照明
上傳人:未知 上傳時(shí)間: 2006-07-27 瀏覽次數(shù): 103 |
與白熾燈相比,LED照明燈具有較高的可靠性和低功耗的特點(diǎn),而且產(chǎn)品壽命較長,所需維護(hù)和運(yùn)作成本較少。然而,由于亮度和可選顏色方面的限制,LED照明燈在汽車中的使用比白熾燈少。但是,隨著亮度和可選顏色的不斷發(fā)展,LED照明燈正逐步取代白熾燈,更多地用于汽車內(nèi)部照明和儀表板背光照明。
---目前,由多個(gè)超亮LED構(gòu)成的叢集才能得到與白熾燈相同的輸出,但是LED叢集僅消耗白熾燈所需約10% 到15% 的功率。按照現(xiàn)在的價(jià)格,LED叢集可能比白熾燈貴,但白熾燈在操作約1,000小時(shí)后便需更換,而LED叢集則可操作約100,000小時(shí)。即使按照今日的價(jià)格來計(jì)算,選用LED對汽車的整個(gè)壽命周期還是比較合算。
---為了了解亮度和可選顏色方面的發(fā)展?fàn)顩r,我們來回顧一下過去30年的發(fā)展歷史。約20至30年前,砷化鎵/鎵磷光體 (GaAs/GaP)、砷化鎵磷光體/鎵磷光體 (GaAsP/GaP)以及鋁砷化鎵/砷化鎵(AlGaAs/GaAs) LED出現(xiàn),那時(shí)LED的顏色只有綠光、黃光和紅光,而且光輸出水平較低 (低于100mcd)。但這已足以滿足新興微電子工業(yè)應(yīng)用的要求,成為體積大且功耗高的白熾燈以外的理想選擇。隨著工藝技術(shù)和生產(chǎn)控制不斷改進(jìn), LED產(chǎn)品的成本持續(xù)下降。
---大約5至10年前,開始使用鋁銦鎵磷光體 (AlInGaP) 材料來制造LED照明燈。這種材料同樣有局限性,只能產(chǎn)生綠光 (波長為565~570 nm)、紅光、橙光、黃光和琥珀光 (波長為585~645 nm),但是亮度增加至1~2 cd,因此這種LED照明燈被稱作超亮型。先前由于需要較高光輸出而僅限于使用白熾燈的許多應(yīng)用領(lǐng)域,都可轉(zhuǎn)用LED照明燈替代。
---最近推出用于藍(lán)/綠光LED(波長為430~525nm)的氮化鎵 (GaN) 和銦摻雜氮化鎵 (InGaN) 材料,輸出水平可達(dá)3~6 cd,才真正打開LED的發(fā)展大門,在許多高輸出應(yīng)用領(lǐng)域中挑戰(zhàn)白熾燈的使用。這些高輸出應(yīng)用包括高環(huán)境亮度如日光下的標(biāo)志、信號(hào)和全色顯示。戶外的標(biāo)志如交通燈等通常使用銦氮化鎵 (InGaN) 技術(shù),使用藍(lán)寶石作為基底材料,生產(chǎn)主波長為470nm的超亮LED,發(fā)出介于純藍(lán)和湖藍(lán)色之間的明亮藍(lán)光。由于基底材料是不導(dǎo)電的藍(lán)寶石,芯片上需要有兩個(gè)導(dǎo)線結(jié)合點(diǎn)(一般在兩個(gè)對角,其中一個(gè)對角點(diǎn)僅與半導(dǎo)體部分的底層相連)。因此,藍(lán)寶石上的InGaN LED較普通LED大。藍(lán)寶石基底上的InGaN LED的最大額定驅(qū)動(dòng)電流為30 mA,最高芯片工作溫度為80℃。與其他LED相比,其電流和電壓額定值的容限值不大并且對靜電很敏感。
---相對于較昂貴的InGaN LED,另一種工藝使用碳化硅基底來生產(chǎn)比較便宜的GaN/SiC藍(lán)光LED,常用于汽車的內(nèi)部照明。由于基底材料能導(dǎo)電,芯片上僅需一個(gè)導(dǎo)線結(jié)合點(diǎn),其最大額定驅(qū)動(dòng)電流為50mA。對于那些特別講究成本和無需高亮度的應(yīng)用而言,單導(dǎo)線結(jié)合點(diǎn)可容許較小版本芯片的使用。此外,以SiC為基礎(chǔ)LED的最高芯片工作溫度為150℃,最適合要求高散熱效能的汽車儀表板應(yīng)用,比InGaN LED的靜電敏感度低。-
--除了為狀態(tài)指示調(diào)色板添加另一種顏色外,藍(lán)光LED是儀表板背光照明的熱門選擇。而且,將藍(lán)光LED放入帶有紅光和綠光LED陣列中,改變每個(gè)LED的電流可在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)全色的RGB視頻信號(hào)顯示,如儀表板導(dǎo)航顯示器。
---藍(lán)光 InGaN LED也是白光LED的一個(gè)亮點(diǎn),而后者具備白熾燈所擁有的最重要的特點(diǎn)之一。通過一般稱作磷光體向下轉(zhuǎn)換方式的工藝,以磷光體涂覆的 InGaN藍(lán)光LED可產(chǎn)生白光輸出。在這工藝中,磷光體會(huì)吸收藍(lán)光輸出并緩和以黃色為主調(diào)的各種波長。藍(lán)光和黃光的輸出組合會(huì)產(chǎn)生整體的白光。雖然白光也可通過RGB(紅-藍(lán)-綠)多芯片方式產(chǎn)生,但照明通常都會(huì)選用磷光體向下轉(zhuǎn)換方式,因其更簡單和經(jīng)濟(jì),然而卻又會(huì)帶來生產(chǎn)挑戰(zhàn)。磷光體鍍層的粒子大小、濃度和均勻度是影響光線“白度”的參數(shù)。驅(qū)動(dòng)電流的變化也會(huì)改變“白度”。白光LED大大增強(qiáng)了汽車內(nèi)部照明中替代白熾燈的可能性。
---數(shù)家制造商正專注于工藝技術(shù)和生產(chǎn)控制以降低采購價(jià)格。AlInGaP LED的價(jià)格在過去5年中持續(xù)下降,現(xiàn)已與AlGaAs/GaAs LED不相伯仲。InGaN在推出時(shí)的價(jià)格高昂,但在過去12至18個(gè)月中其價(jià)格已經(jīng)下跌一半。由于價(jià)格持續(xù)下降,在各種汽車應(yīng)用中,產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員已開始越來越多地用LED照明燈取代白熾燈。
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