道路灯照明？车灯焦点手艺讲述 | 车灯LED光源

成都馨巢灯具批发总结“道路灯照明？车灯焦点手艺讲述 | 车灯LED光源”的问答，工程照明找馨巢。道路灯照明？车灯焦点手艺讲述 | 车灯LED光源的内容如下：

BACH巴赫照明斩获2022红点奖最佳产品设计大奖 展现强劲创新设计实力

车灯焦点手艺讲述 | 车灯led光源

2022-05-25    

   作者：leopw  

22195

　　从上海车展宣布的许多车型可以看出，车灯的扁平化仍是汽车造型设计的一大趋势。这些造型趋势势必给大灯的远近光设计带来了许多挑战，与此同时，集成到大灯的功效越来越多，好比ADB, 蹊径投影等。近光不再局限于是一个静止的光型，远光也配备有智能防眩目，同时一些附加的功效用来适用种种庞大的天气条件，蹊径情形和交通状态。

　　总之，随着数字化和智能化的生长，车灯功效越来越多，而造型要求启齿尺寸越来越小，都给LED光源带来了纷歧样的挑战。这些全新的挑战推动了LED光源向3个维度生长，即高亮度、微型化和集成化。

　　下面我们就来划分先容这3个LED光源的生长偏向。

　　高亮度

　　为了应对车灯变薄的趋势，LED光源尺寸也需要扁平化，由于车灯的启齿尺寸越小，势必导致更多的光消耗，从而整个系统的光学效率更低，若要保证大灯的照明性能稳固，则需要光源尺寸也进一步的扁平化和高亮度化。

　　下图说明晰车灯高度和LED光源尺寸的一个线性对应关系，例如，要设计12mm透镜高度的车灯，来实现光学扩展量为3°的像素高度，LED芯片的高度尺寸必须控制在0.68mm以内，否则整个光学系统的效率会大大降低。

图1：远近光透镜高度和LED光源尺寸之间的线性对应关系。

　　即便CCC/ECE/SAE 允许远近光照明仅知足最低律例值，然则对大多数车厂而言，需要思量的是最终用户的要求，一样平常而言，600lm以下的近光即便相符律例要求，对最终用户来说也偏暗。符适用户要求的LED近光，现在至少需要路面照明800 lm到1000 lm。假定光学模组的光学效率为40%至55%，则近光LED光源的光通量应至少为1500 lm至2000 lm。再假定大灯内有一到三个近光透镜模组，则每个LED透镜模组的光源光输出为500 lm到2000 lm的光源。因此，通过以上简朴的数学盘算，对于通常发光面积为~1 mm²的大功率LED颗粒，亮度水平要到达150 Mcd/m²到500 Mcd/m²的亮度，才气到达光输出划分为500 lm和2000 lm。

　　当前主流的LED制程手艺可以实现200 Mcd/m²左右的亮度水平。为了到达更高的性能水平，则需要LED供应商们开发下一代高亮度LED芯片

　　图2为假设为12 mm高的薄透镜大灯的示例。它由两个近光透镜模组和两个远光透镜模组组成。若使用0.68 mm高度的单芯LED，当光学扩展度的像素高度小于2°时，凭证图1 的函数关系，远光透镜模组的高度值超出了它的光学扩展量极限。思量到光学零件和玻璃透镜的光损失，进一步的光学模拟可以盘算出模组的光学效率为38%，而这个效率偏低。

图2：假设具有四个高度为12 mm的透镜模组的示例系统

图3：左：近光光学模拟。右：远光光学模拟。

　　若要LED芯片超出200 Mcd/m²的亮度，则需重新优化LED芯片结构和整个光学系统，以期获得更高的能量密度。在LED芯片领域，最大限度地阻止LED效率降低是焦点。

　　现在的LED芯片电流密度一样平常为3 A/mm2左右，若要到达200 Mcd/m²的能量密度，则LED芯片的电流密度要提高到5-8 A/mm²，因此需要重新设计LED外延区，在外延区提高电流密度和电迁徙，并尽可能削减对荧光粉的抑制。若要到达500 Mcd/m²的能量密度，我们预计在电流密度为8 A/mm²的情形下，LED 的结点处需要>30%的光电转换效率。因此需要优化车灯散热系统。如图4所示，LED芯片在更高电流密度下将从优化的车灯散热系统中受益匪浅。结温从110°C降至85°C时，预计电流将削减近1 A。这样的降低对效率和LED寿命有很大的利益。

图4:在差异结温下 LED光通量和输入电流的关系

　　图4为差异LED结温下光输出与电流的关系曲线。LED芯片的发光面积为1mm²。虚线示意为1570 lm的极限值，相当于500 Mcd/m²(假设远场中的朗伯辐射模式和整个发光面积的亮度平均)。

豪尔赛中标1.24亿长沙“一江两岸”城市照明提质工程（二期）

　　微型化

　　另有新的车灯功效如矩阵ADB，要求每颗LED芯片都能单独供电和控制，成百上千颗的LED芯片集成在一块LED板上，这导致了ADB模组的尺寸增添，同时系统的光学效率和散热也是一个大问题。自顺应ADB功效的集成进一步推动了LED光源的微型化。

　　现在，基于单颗LED阵列的ADB矩阵模组已经上市多年。然而，这些模组通常需要设计前置光学系统，这些前置光学系统加深了透镜模组的深度(见图5左)。若是使用尺寸更小的微型化高亮度LED阵列，则可以阻止分外的前置光学系统，从而降低模组的深度。

图5：左：使用准直透镜的矩阵模组的光学系统。右图：慎密排列LED阵列直接成像的光学系统。

　　现在汽车级其余微型化LED阵列的生产方式是先在板上做出LED芯片阵列，然后通过填充/侧涂硅基密封剂，这样来发生光学的隔离。这种方式有许多瑕玷。首先，填充层的不透明性随着填充厚度的增添而降低，因此很难削减LED芯片之间的杂散光，因此，矩阵分区像素之间的对比度很低。此外，在确立大于3排的LED阵列时，制造和成本方面的挑战很大。为领会决光学性能和成本问题，需要开发新的LED芯片结构，从而实现慎密排列、最小串光和可阵列设置的微型化LED芯片(如图6显示的微型化LED示意图)

图6:微型化LED的示意图。

　　图7展示的是一个矩阵大灯的实物示例，使用13个间距很近的LUXEON Neo Exact LED，每相邻2颗的间距只有50μm。矩阵模组使用的是一个直径为40mm的圆透镜，通过光学模拟，透镜中央可以实现一个最大对比度为1:200的像素分区亮点。为了使远光光型漫衍加倍平均并填补像素之间由于间隙发生的暗区，需要优化透镜的设计，从而使像素分区之间加倍平滑。若是使用硅基密封剂涂层的同样LED阵列，像素的对比度只有1:60。

图7：使用13颗慎密排列的LUXEON Neo Exact LED的矩阵系统，LED阵列发光间隙只有50μm。左上：系统前视图，右上：电路板图纸，左下：所有LED亮起的模拟光型，右下：每秒LED熄灭的模拟光型。

　　集成化

　　另有新的全数字车灯手艺，好比蹊径投影，分辨率更高，甚至提高到了上万像素的规模，需要LED的制程工艺提升到小于50μm x 50μm的micro级别，而且每颗LED芯片在光学控制上相互自力，LED芯片间隙极小。这时就必须使用通过CMOS集成的电路互连，单个LED颗粒可以自力控制，从而通过更高级其余协议来控制蹊径上的成像图案。

　　连系这些新的数字大灯手艺方案，给开发推翻性创新的micro-LED系统提出了需求，需要同时实现高分辨率和微型光学设计。

　　功效集成化的最终应用是更高分辨率的数字大灯。若是LED阵列的分辨率和尺寸精度足够高，一个数字大灯就可以发生种种光型。包罗高分辨率ADB、AFS功效、与导航或摄像系统相关联的随动转向、近光停止线的自顺应调治功效，车道标线、障碍物和标志高亮显示等。micro-LED的需求都可以从这些应用中派生出来。

　　对于ADB系统，至少需要水平偏向+/-12°的发光角度。为了给图案确立足够显著的停止线，至少需要1:250的对比度。对于远光的ADB分区，目的是拥有较小的分辨率，一个0.085°的亮点在50m远处是一个宽7.5厘米，长4米的一个矩形亮斑，我们因此可以据此推算出响应的ADB功效需要若干的分辨率。好比对车道投影来说，假设是1:3纵横比的LED阵列板，我们可以直接盘算出实现清晰的车道投影需要最少19000像素。

　　一个通常的远光需要在250 m内发生至少1 lx照度的光(相当于65000 cd)。通过光学公式换算，照度=光通量/立体角的关系，我们可以盘算出每芯片所需的光通量为0.14 lm/芯。假设ADB系统33%的光学效率，每颗LED芯片需要提供0.43 lm/芯。若是使用90 Mcd/m²的合理光源亮度，我们可以估算micro-LED阵列的单科发光面积为40μm x 40μm。

　　若是需要LED阵列的系统结构以知足市场ADB的需求，存在许多手艺难点。首先，要确立一个约20000个麋集像素的micro-LED阵列，很显著micro-LED阵列必须由单块或几个大的子块组装而成，而每颗micro-LED是一个芯片分区。每颗芯片的寻址必须通过CMOS驱动来完成(见图8)。

图8: LED 芯片和 CMOS 集成 (原理图)

　　对LED芯片和CMOS的集成，一个主要挑战是对比度和整体效率。当单颗micro-LED芯片的尺寸为40μm 时，在每颗芯片之间险些没有空间来隔离串光。若是Micro-LED之间的间距留10μm，这样将使LED的发光面积减小到30μm x 30μm，与-40μm x 40μm的发光面积相比，面积减小了40%以上。面积削减而要到达同样的光输出，需要响应的增添电流密度，从而将使整体的光学效率降低10%。micro-LED中的光电跃迁和边缘的非辐射重组将进一步抑制效率，解决方式是使LED发光面积扩大，但这反过来又会迅速增添LED和系统的成本。因此这是一对相互矛盾的解决方案。 不管若何，以上这些挑战都是LED厂商的挑战，随着手艺的生长，都是可以战胜的。

　　LED光源的总结和展望

　　综上所述，新造型新功效在推动LED手艺的生长，而LED新手艺也正在快速推动汽车大灯的新造型和新功效应用。提高LED的亮度水平，可以实现超薄而且性能高的前照灯设计。

　　LED的微型化 ，可以显著削减ADB矩阵大灯的尺寸。而micro-LED的进一步生长将使汽车前灯的功效集成与所需的紧凑性相连系。况且micro-LED另有一个天生的优势，即只在需要时发生光，这意味着对数字大灯来说，这种手艺相比DMD有着显著的效率优势。

　　而且从久远来看，与分立的LED阵列相比，完全集成的封装micro-LED工艺将显著节约成本。因此micro-LED阵列将是智能数字化前照灯的最有用和最具成本效益的解决方案。据悉，上万像素的数字化大灯已经完成样品试制，预计2年内可以装配到新车上市。

600架无人机灯光秀燃爆江苏徐州夜空

以上是关于“道路灯照明？车灯焦点手艺讲述 | 车灯LED光源”的解答，馨巢照明办公灯、教室灯厂家直销，更多照明资讯关注：https://www.okjobtime.com