固態(tài)照明中白光LED的發(fā)展和應(yīng)用

5、 汽車前燈照明：LED是一種投射式光源，很容易聯(lián)想以大功率白光LED作為汽車前照光源。目前正在大力推廣并 將成為標(biāo)準(zhǔn)頭燈光源配置的是35W氙氣金鹵燈，其系統(tǒng)輸入功率為42W，輸出光通量為3200~3500lm。若改用LED作前照光源，即使以 70lm/W的光效計(jì)需要總功率為50W的白光LED，在目前情況下大功率白光LED產(chǎn)品的單粒輸入功率為1W，最大為3W。而10W/粒的LED必須由 實(shí)驗(yàn)室專門制作，即使采用10W/粒的LED也需4~5粒，即使不考慮其價(jià)格，如此大功率LED p-n結(jié)所耗散的熱能在30~35W以上，將如此大的熱 耗即時(shí)導(dǎo)走，以保持其p-n結(jié)溫度在合理范圍是一個(gè)難題，如果不能解決這個(gè)問(wèn)題，LED汽車頭燈只能是樣板車，很難實(shí)用推廣。將D1S型車用氙氣金鹵燈安 裝在燈具中，燈具環(huán)境溫度為25℃，平衡時(shí)實(shí)測(cè)的燈總輸入功率為35±0.3W，去除可見、紅外、紫外輻射，其余功率主要耗于電弧管加熱。即使如此，其燈 頭表面溫度為185℃。在這樣的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)中燈頭溫度已如此之高，在汽車行駛時(shí)燈箱體中的溫度在85℃左右，燈頭溫度更將上升，在這樣的條件下若采用LED 作燈頭，燈頭溫度必定遠(yuǎn)超200℃。LED自身溫度必定更高，如此高的p-n結(jié)溫度不僅LED自身難以承受，而將LED發(fā)射的藍(lán)光或近紫外光轉(zhuǎn)換為白光的 熒光粉更難以長(zhǎng)期承受這樣的高溫，由此造成的LED的光衰和壽命是難以接受的。在如此高的環(huán)境溫度中采用氣流冷卻LED是毫無(wú)效果的。為使LED能真正成 為汽車頭燈并得到用戶認(rèn)可必須做到其使用壽命不低于3000小時(shí)，而各項(xiàng)性能參數(shù)必須滿足使用要求，為此在目前條件下可以采取以下措施：

a、 采用致冷裝置使LED的p-n結(jié)強(qiáng)迫冷卻。單純加大散熱器和強(qiáng)制氣流冷卻是不可能使LED有效降溫的，因?yàn)橹車h(huán)境溫度太高了。但這樣的措施將使燈的系統(tǒng)光效大幅度下降。

b、 改變動(dòng)力裝置，采用電力驅(qū)動(dòng)，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工作溫度比燃?xì)鈾C(jī)低得多，在較低的環(huán)境溫度下可以通過(guò)加大散熱裝置，采用強(qiáng)氣流冷卻、降低LED溫度以保證其正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作條件。

c、 改變汽車結(jié)構(gòu)將動(dòng)力裝置從車頭移到車尾，以降低LED頭燈附近的環(huán)境溫度，從而可以采用常規(guī)氣流冷卻方法，使LED的工作溫度降低。

d、 發(fā)明新的能在高溫下正常工作的LED芯片材料和結(jié)構(gòu)，以及相匹配的能在高溫下正常運(yùn)轉(zhuǎn)的高轉(zhuǎn)換效率熒光粉。

Ⅵ　結(jié)論

白光LED將會(huì)成為新一代的高效節(jié)能光源，并大量取代常規(guī)照明光源中的某些品種或某些領(lǐng)域中的應(yīng)用。但它將在很長(zhǎng)一段時(shí)間中與現(xiàn)在的大部分照明光源共 存，那時(shí)白熾燈、鹵素?zé)粼谄胀ㄕ彰黝I(lǐng)域?qū)⒋蠓鶞p少。在可見將來(lái)白光LED將會(huì)在小功率照明領(lǐng)域與緊湊型熒光燈并存，視發(fā)展情況而彼此消長(zhǎng)。但是最近 5~10年以內(nèi)，白光LED必須大幅度提高其產(chǎn)品的性能，提高單粒功率和光效。特別是如何設(shè)計(jì)出有效散熱措施以降低p-n結(jié)溫度，延緩熒光粉的老化和光 衰，當(dāng)然更高效能承受更高溫度的熒光粉的研發(fā)也應(yīng)當(dāng)是努力的一個(gè)重要方面。

我們期待白光LED在結(jié)構(gòu)、技術(shù)，工藝和材料方面能有 新突破。目前的對(duì)LED進(jìn)行改良的常規(guī)傳統(tǒng)途徑可能需要很長(zhǎng)時(shí)間才能使白光LED達(dá)到大面積推廣并用于普通照明的性能指標(biāo)。當(dāng)然即使在白光LED大面積使 用于常規(guī)照明之后仍將是多種光源共存的時(shí)代。白光LED是不可能取代所有光源的，特別是一些大功率高性能和特殊用途的光源。

我們 相信，白光LED終將有一天會(huì)像當(dāng)年半導(dǎo)體電子器件取代大部分真空電子器件，半導(dǎo)體激光器取代大部分氣體激光器一樣脫穎而出。當(dāng)然，正像那些半導(dǎo)體器件一 樣在可見將來(lái)白光LED也不可能成為唯一照明器件。“2010年白光LED將會(huì)全面取代緊湊型熒光燈”的預(yù)言是無(wú)知而荒唐的。