LED车灯因高温引起的光衰问题

前言

随着欧盟对卤素灯的禁用，LED大灯技术迎来了新的发展机遇。尽管如此，一些车主仍对卤素灯情有独钟，特别是在多雨的南方地区，他们认为卤素灯的强穿透力是其为数不多的优势之一。然而，这并不意味着LED大灯在穿透力方面就一定逊色于卤素灯。实际上，选择合适的色温可以提高LED大灯的穿透力，避免使用过白的光源。如果车主对此仍有顾虑，可以考虑安装变色灯，以适应不同的天气条件。

此外，一些车主还关注到LED大灯的光衰问题。本文将重点探讨这一问题。众所周知，半导体材料在LED领域的应用已经取得了显著的成就。然而，任何事物都有其两面性，半导体材料的缺陷也同样明显。由于半导体材料对环境温度有较高的要求，它们需要一个稳定的工作条件，这对LED大灯来说同样适用。这意味着LED大灯的性能在很大程度上受到其散热系统的影响。因此，设计高效的散热解决方案对于确保LED大灯的长期稳定运行至关重要。

LED汽车大灯光衰解析

LED车灯不可否认的一点就是寿命长，基本可以达到3万小时，是传统光源寿命的好几倍，基本上不需要换灯具。而且节能环保、无辐射，反应也比较快。另外，体积比较小，所以可塑性也比较高，造型自然也比较多样。汽车LED大灯在当前汽车大灯中可谓占据主流地位，像这样大功率LED能量转换效率很低。汽车LED通常只有10%-25%电能转化为光能，剩下的电能都会转化为热能。传统卤素灯产生的热量比LED高得多，但是卤素灯的输出亮度并不因热量而改变，其热量设计主要集中在壳体内部均温设计上。而LED的光输出却会因为自身的热或来自发动机舱的高温而影响本身PN结温稳定，LED光通量和波长等重要参数受到PN结温的直接影响，这种不良的温度循环将导致发光效率和寿命急剧下降。这种情况，一般称之为光衰。

那要怎么解决高温引起的光衰问题呢?两个方法，一个就是热通道的设计，另一个就是使用导热更好的材料。

热流通的设计本质上是为了创建更有效的热能排放路径，确保热量可以迅速散发或被有效冷却。

在汽车领域，车辆前部的进气格栅是一个典型例子，它利用行驶时的空气流动来带走引擎舱内的热能，这是一种高效的热管理策略。类似地，在LED灯上加装风扇，其原理与进气格栅相似，但关键在于，风扇本身无法直接吸收PN结的高温，而是依赖于导热材料将热量传递至风扇。这就需要选用性能优良的导热材料，因为如果热量不能有效传导，那么散热效果将大打折扣。

目前，LED灯使用的基板主要有三种类型：铝基板、陶瓷基板和双面紫铜基板。

对于汽车LED大灯而言，哪种基板更为合适呢？我们可以从它们各自的特性和优势来分析。

陶瓷基板

优点：

铝基板近百倍的导热率，耐高温，有很强的机械强度。

缺点：

国内目前的产能并不能足以供应起LED这么庞大的产业链。

铝基板优点：

相对比环氧树脂基板而言，金属基板明显更靠谱，有着更好的稳定性，出色的导热率。

缺点：

需制作绝缘层才能投入使用，总体热导率仍由绝缘层决定。热导率约为2-3W/（m·K）。除非进行热电分离，但就工序成本而言，整个过程有些得不偿失。

双面紫铜基板

优点：

能够达到高效散热和超能聚光的效果，且中间的薄度与卤素灯丝非常接近；双面紫铜更具优越性，已被视为今后汽车LED车灯的发展方向。led大灯铜带散热是一种被动散热方式，铜带散热区域越大散热效果就越好。

缺点：

成本贵。

总结

LED光衰是一个复杂的现象，涉及多种因素。通过优化散热设计、控制电流密度、选择高效率的封装材料和荧光粉，可以有效延长LED的寿命。同时，通过测量结温和LED伏安特性的温度系数，可以更准确地预测LED灯具的寿命，从而为LED照明产品的设计与应用提供科学依据。