LED前照灯研究

本文介绍了LED作为汽车前照灯的优势,LED前照灯光学系统的设计以及对散热问题的处理。     

LED汽车前照灯系统的应用现状

随着半导体材料及封装工艺的进步，大功率白色LED在汽车前照灯上的应用将成为车用LED市场增长的重中之重。本文论述了LED作为汽车前照灯使用的关键的技术难点，介绍了LED汽车前照灯的应用状况。     

LED汽车前照灯光辐射安全研究

介绍了光辐射安全的基本概念和理论基础,分析了LED汽车前照灯光辐射安全的标准化情况,研究了LED汽车前照灯光辐射的主要危害来源,在此基础上,重点分析了LED汽车前照灯光辐射的蓝光危害,提出其蓝光危害的快速评价方法及测量方法.     

汽车前照灯设计原理的研究

汽车前照灯主要是提供司机驾驶时前方的路面照明,保障行车的安全,它是汽车的重要组成部分。汽车前照灯在结构上一般有光源、反射器、配光镜三部分。分别从这三部分的原理、国内外研究进展、相关的法规和配光检测、前照灯的分类等方面展开论述,分析了几种新颖的LED前照灯设计,总结了前照灯设计的一般步骤,介绍了当前热门的自适应前照灯系统（AFS）。     

LED汽车前照灯散热结构设计与分析

针对LED汽车前照灯的散热问题,对比设计两款有/无散热槽的新型散热器结构形式,利用有限元分析软件ANSYS进行散热结构的热力学分析。针对初始设计的散热结构形式采用控制变量法进行参数优化,最后得出无槽结构的LED灯具最高温度为65.352℃,热应力为235.56 MPa;同等条件下有槽结构的LED灯具最高温度为62.712℃,最大应力为218.7 MPa。计算可知,具有散热槽LED灯具散热器优化后的温度相对无散热槽LED灯具散热器优化后的温度降低2.64℃,最大应力减小16.86 MPa。该仿真结果表明具有散热槽结构的散热器能够提高LED汽车前照灯的散热效果。     

激光光源汽车前照灯自由曲面反射器设计EI北大核心CSCD

文中针对激光前照灯的光学结构设计困难和能量利用率低的问题,以球面最优传输理论为基础,提出了一种新的自由曲面反射器设计方法。该方法基于支撑曲面的结构,针对扩展光源进行了优化,有效抑制了目标照明区外的照度,实现了清晰的明暗截止线。文中根据GB 25991—2010标准,设计了适用于激光前照灯(含近光灯和远光灯)的自由曲面反射器,并使用扩展朗伯光源进行模拟仿真。仿真结果表明,配光屏幕上各测试点和测试区域的照度均符合法规要求,反射面连续光滑,能量利用率分别为96.96%和97.80%。通过实现高能量利用率的结构,减少了汽车前照灯的功耗,利于汽车前照灯的散热设计,延长了激光光源使用寿命,并为设备的生产加工带来便利。     

单模组LED光源的一体式汽车前照灯设计

随着LED光源技术及应用的发展,其在汽车照明市场中所占的份额也逐年增大。目前,市场上大多采用多个模组LED光源及其分别的结构设计汽车近光灯和远光灯,再由这些汽车LED近光灯和远光灯组合成不同车型的汽车LED前照灯,这种方法设计的汽车前照灯体积大、功耗大、成本高、适用车型少。提出了一种以单模组LED光源的一体式汽车前照灯系统的光学设计方法,使用一个LED光源模组和一组反射器的组合来满足远光和近光的照明的要求,仅仅通过光阑板的切换来达到近光和远光照明的目的,重点通过光学仿真软件模拟仿真的方式,通过对比研究不同光学结构设计方式来确定最后的设计方案。最终给出了一个效率较高、体积较小、应用范围广泛、照明效果好、适用于多种车型的一体式汽车前照灯的设计方法。     

智能电源技术推动汽车LED前照灯技术成为主流

本文介绍了LED前照灯的优势,进而说明集成的单芯片ASIC在控制LED前照灯方面的特点和优势。     

LED汽车前照灯的光色性能和光辐射安全研究

分别介绍了GB 25991-2010《汽车用LED前照灯》、GB/T 20145-2006《灯和灯系统的光生物安全性》、IEC/TR 62778-2012《IEC 62471中关于蓝光对光源和灯具的危害评估的应用》三项标准对LED汽车前照灯的光色要求及光辐射安全要求,通过测试结果分析后指出,蓝光危害是光生物危害的最主要的甚至是唯一来源。     

汽车用LED前照灯光源显色性要求探析

介绍了显色性的基本概念和目前主流的评价方法、白光LED显色性评价方法,分析了汽车用LED前照灯采用红色比作为光源显色性评价方法的原因,对红色比方法的适用性进行研究,提出对于未来前照灯用白光LED光源显色性评价的建议。     

复合布拉格反射镜高亮度AlGaInP发光二极管

采用光学薄膜理论中干涉矩阵模型计算了峰值波长为630nm的AlGaInP红光LED的Al0.6Ga0.4As/AlAs材料的常规DBR和复合DBR的反射谱特性,用LP-MOCVD方法生长了模拟设计的DBR结构,测量了其白光反射谱,实验与模拟结果基本符合.制备了采用Al0.6Ga0.4As/AlAs复合DBR的LED器件,未封装输出光功率为2.3mW,外量子效率为5.6%,发光效率可达12 lm/W,比常规DBR器件提高了35%.验证了复合DBR与常规DBR相比,可以大幅度提高AlGaInP红光LED的出光效率.     

复合布拉格反射镜高亮度AlGaInP发光二极管

采用光学薄膜理论中干涉矩阵模型计算了峰值波长为630nm的AlGaInP红光LED的Al0.6Ga0.4As/AlAs材料的常规DBR和复合DBR的反射谱特性,用LP-MOCVD方法生长了模拟设计的DBR结构,测量了其白光反射谱,实验与模拟结果基本符合.制备了采用Al0.6Ga0.4As/AlAs复合DBR的LED器件,未封装输出光功率为2.3mW,外量子效率为5.6%,发光效率可达12 lm/W,比常规DBR器件提高了35%.验证了复合DBR与常规DBR相比,可以大幅度提高AlGaInP红光LED的出光效率.     

New High Efficiency LED Lighting Solution

As the quality of power LED improves and the cost of power LED reduces, semiconductor lighting will replace incandescent and fluorescent lighting gradually, causing another revolution on the lighting history. And its driving solution has been greatly accelerated. Based on the white power LED I-V characteristics and the application ambiance, proposed is a new LED lighting solution, suiting indoor and outdoor illumination. According to the test results, the design is optimized, and the electrical efficiency is 95% and the output current deviation is 13.0%.     

LED芯片DBR反射镜优化设计

讨论了反射镜反射率对LED光提取效率的影响,并基于芯片与封装协同设计的原理,针对蓝光和黄光波段,通过TFcalc膜系仿真软件设计和优化了分布式布拉格反射镜(DBR)膜系。仿真结果表明,单堆栈DBR结构最大反射带宽为134nm,而双堆栈DBR结构最大反射带宽可拓展至216nm。利用参考波长红移的方式,可以缓解DBR反射特性随入射角度增加而出现的反射谱线蓝移现象。金属增强型DBR结构能够减小反射偏振效应,提高反射带宽和平均反射率,并能够减小DBR厚度,从而显著改善芯片的散热性能。     

交流LED与高压LED的特性实验研究

高压LED和交流LED都是通过串联数十颗LED来增大整体导通电压,结构上高压LED是交流LED的一种特殊形式。介绍了高压LED和交流LED的驱动电路模型,其共同点是皆有一个限流电阻与光源串联。通过调整限流电阻的阻值和改变光源所含LED个数与连接形式,分别对高压LED和交流LED的输出特性进行了测量。在两种光源所含LED数量和工作电流均相同的情况下,高压LED的发光效率和光通量要高于交流LED;并联式高压LED的发光效率低于串联式高压LED的发光效率,光通量则相反;验证了交流LED的发光效率与限流电阻无关。     

一种改善LED背光亮度均匀性的新型反射膜研究

在LCD的LED背光腔体的底面设计了新型曲面形状及性能的反光膜,将扩散膜反射回灯腔底部的光重新反射回出光口以改善亮度均匀性能;在侧面设计了镜面反射膜,将位于LED矩阵边缘区域由LED射向灯腔侧壁的光反射重新射向出光口,增加了LED背光边缘区域的亮度,从而改善了背光边缘区域较暗的亮度不均匀状况.根据此类反射膜的设计完成了反射膜的制备,并应用于38 cm LED背光源样品.测试结果显示,设置反射膜的LED背光的亮度均匀性值为10.2%,明显优于未设置反射膜的值16.8%,亮度提高了29%左右,表明该种新型反射膜可以提高亮度并改善亮度均匀性.     

节能高手——LED的应用

阐述了节能对我国经济发展的必要性，并简单介绍了LED的原理及主要特点，着重论述了LED的节能性及其在节能方面的应用，并对这些技术的应用前景进行了讨论。     

InGaN基高压LED和传统大功率LED的发光效率比较

主要从三个不同角度探究并分析了基于In Ga N材料的高压LED的发光效率优于传统大功率LED的原因。为了保证实验结论的可靠性,文中所采用的实验样品具有相同的芯片尺寸和材料以及相同的封装结构。经过大量的实验证明,更均匀的电流分布和小芯片间隙的出光,使得高压LED的发光效率优于传统大功率LED。结果显示,在相同的1 W输入功率下,高压LED的发光效率比传统大功率LED高大约4.5%。     

一种高效率升压型白光LED驱动芯片

设计了一种高效率升压型白光LED驱动芯片,其工作频率恒定为1 MHz。该LED驱动芯片通过调节外部电流感应电阻值来管理输出电流值,以实现恒流驱动。LED驱动芯片采用电流模式的PWM控制方式,具有欠压启动、过压保护、限流保护和温度保护等功能。该升压型白光LED驱动芯片采用CSMC 0.35 μm CMOS工艺实现,启动电压低至0.9 V,静态电流低于0.9 μA,工作效率高达90%。     

基于计算流体动力学的LED车前灯热优化设计

针对大功率阵列LED车前灯的散热节能问题,以计算流体动力学为理论依据,采用Ansys-icepak建模,仿真时以模型几何参数为变量、模型最高温度和质量为约束函数、模型热阻为目标函数,分别对LED汽车前照灯的插片式鳍片、圆柱式鳍片两种被动散热结构单模组进行设计、仿真和优化,结果表明,在初始环境温度85 ℃的相同边界条件下,优化后的插片式鳍片模型重量0.2756 kg、最高温升12.52 ℃、热阻1.026 ℃/W,优于圆柱式鳍片模型,且符合LED车灯散热标准。整灯设计时,在车灯组前方底部设置进气格栅,在后上侧设置出气口,利用汽车向前行驶而产生的反方向风速加强内部对流,使车速在一档内的2 m/s时整体温升就低于10 ℃,有效提高了散热效率。