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LED取代白炽灯逐步应用于汽车照明

上传人:未知

上传时间: 2006-07-27

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与白炽灯相比,LED照明灯具有较高的可靠性和低功耗的特点,而且产品寿命较长,所需维护和运作成本较少。然而,由于亮度和可选颜色方面的限制,LED照明灯在汽车中的使用比白炽灯少。但是,随着亮度和可选颜色的不断发展,LED照明灯正逐步取代白炽灯,更多地用于汽车内部照明和仪表板背光照明。

---目前,由多个超亮LED构成的丛集才能得到与白炽灯相同的输出,但是LED丛集仅消耗白炽灯所需约10% 到15% 的功率。按照现在的价格,LED丛集可能比白炽灯贵,但白炽灯在操作约1,000小时后便需更换,而LED丛集则可操作约100,000小时。即使按照今日的价格来计算,选用LED对汽车的整个寿命周期还是比较合算。

---为了了解亮度和可选颜色方面的发展状况,我们来回顾一下过去30年的发展历史。约20至30年前,砷化镓/镓磷光体 (GaAs/GaP)、砷化镓磷光体/镓磷光体 (GaAsP/GaP)以及铝砷化镓/砷化镓(AlGaAs/GaAs) LED出现,那时LED的颜色只有绿光、黄光和红光,而且光输出水平较低 (低于100mcd)。但这已足以满足新兴微电子工业应用的要求,成为体积大且功耗高的白炽灯以外的理想选择。随着工艺技术和生产控制不断改进, LED产品的成本持续下降。

---大约5至10年前,开始使用铝铟镓磷光体 (AlInGaP) 材料来制造LED照明灯。这种材料同样有局限性,只能产生绿光 (波长为565~570 nm)、红光、橙光、黄光和琥珀光 (波长为585~645 nm),但是亮度增加至1~2 cd,因此这种LED照明灯被称作超亮型。先前由于需要较高光输出而仅限于使用白炽灯的许多应用领域,都可转用LED照明灯替代。

---最近推出用于蓝/绿光LED(波长为430~525nm)的氮化镓 (GaN) 和铟掺杂氮化镓 (InGaN) 材料,输出水平可达3~6 cd,才真正打开LED的发展大门,在许多高输出应用领域中挑战白炽灯的使用。这些高输出应用包括高环境亮度如日光下的标志、信号和全色显示。户外的标志如交通灯等通常使用铟氮化镓 (InGaN) 技术,使用蓝宝石作为基底材料,生产主波长为470nm的超亮LED,发出介于纯蓝和湖蓝色之间的明亮蓝光。由于基底材料是不导电的蓝宝石,芯片上需要有两个导线结合点(一般在两个对角,其中一个对角点仅与半导体部分的底层相连)。因此,蓝宝石上的InGaN LED较普通LED大。蓝宝石基底上的InGaN LED的最大额定驱动电流为30 mA,最高芯片工作温度为80℃。与其他LED相比,其电流和电压额定值的容限值不大并且对静电很敏感。

---相对于较昂贵的InGaN LED,另一种工艺使用碳化硅基底来生产比较便宜的GaN/SiC蓝光LED,常用于汽车的内部照明。由于基底材料能导电,芯片上仅需一个导线结合点,其最大额定驱动电流为50mA。对于那些特别讲究成本和无需高亮度的应用而言,单导线结合点可容许较小版本芯片的使用。此外,以SiC为基础LED的最高芯片工作温度为150℃,最适合要求高散热效能的汽车仪表板应用,比InGaN LED的静电敏感度低。-

--除了为状态指示调色板添加另一种颜色外,蓝光LED是仪表板背光照明的热门选择。而且,将蓝光LED放入带有红光和绿光LED阵列中,改变每个LED的电流可在应用中实现全色的RGB视频信号显示,如仪表板导航显示器。

---蓝光 InGaN LED也是白光LED的一个亮点,而后者具备白炽灯所拥有的最重要的特点之一。通过一般称作磷光体向下转换方式的工艺,以磷光体涂覆的 InGaN蓝光LED可产生白光输出。在这工艺中,磷光体会吸收蓝光输出并缓和以黄色为主调的各种波长。蓝光和黄光的输出组合会产生整体的白光。虽然白光也可通过RGB(红-蓝-绿)多芯片方式产生,但照明通常都会选用磷光体向下转换方式,因其更简单和经济,然而却又会带来生产挑战。磷光体镀层的粒子大小、浓度和均匀度是影响光线“白度”的参数。驱动电流的变化也会改变“白度”。白光LED大大增强了汽车内部照明中替代白炽灯的可能性。

---数家制造商正专注于工艺技术和生产控制以降低采购价格。AlInGaP LED的价格在过去5年中持续下降,现已与AlGaAs/GaAs LED不相伯仲。InGaN在推出时的价格高昂,但在过去12至18个月中其价格已经下跌一半。由于价格持续下降,在各种汽车应用中,产品设计人员已开始越来越多地用LED照明灯取代白炽灯。

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