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LED汽车前组合灯光源及AFS设计要点

时间:2020-12-05  点击:74


       

苏长青

摘 要:LED是一种半导体光源,被广泛应用在各个领域的照明设计中。LED照明灯具具有节能环保、寿命长、抗震能力强等特点。该文将围绕LED汽车前组合灯的光源技术展开分析,继而从汽车前照灯的智能化发展趋势入手,对AFS的技术要点进行研究。

关键词:LED 汽车前组合灯 光源 AFS设计

中图分类号:TN312 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2019)01(a)-0-02

LED(发光二极管)使用的材料是固体半导体,工作原理是通过载流子产生光源。LED汽车前组合灯就是利用产生的光源原理设计的一种照明灯具。LED与传统的光源相比,有其自身独特的优势,被广泛应用在照明领域中。随着LED照明技术的不断发展,LED照明灯具逐渐呈现商业化的发展趋势,在道路、景点、酒店以及汽车行业都得到了广泛的应用。在汽车行业中,汽车灯具是汽车构造中不可缺少的重要组成部分之一,因此对LED车灯的研究非常重要。

1 LED发光原理

单个LED的光谱范围较为单一,比如使用较多的红绿蓝,电子电视屏和交通信号灯中使用的灯光是在特定场合下用作知识的信号灯。通过对可见光的研究发现,人们看见的白光其实是一种混合光源,比如蓝黄组成的二波长白光。LED获得白光的技术有荧光粉转换白光、多芯片型白光LED,这两种技术都可以使LED获得白光。

2 LED汽车前照灯光源

2.1 大功率LED光源封装技术

2.1.1 LED光源封装发展趋势

LED分为集成封装和分立封装,市场上使用集成封装形式的照明灯具较多,LED分离封装制作成本低,达不到有效的生产效率;集成式封装是将芯片集成到光源模块中,可以节省封装的成本,提高生产效率。集成化封装使用简单,体积小,可以解决LED分立器件中存在的照明问题。集成封装照明灯具设计成本低,在封装支架、材料以及人工等方面能够有效降低生产升本,灯具设计得到了极大简化,生产成本得到了有效降低。光源整体封装可以保持期间的统一性;形式简单,提高了生产效率。LED光源技术得到了人们的广泛关注,LED光源也更趋向于电子化的发展,不管是大功率器件还是小功率芯片,都逐渐走上了集成化的发展道路。

2.1.2 LED集成化封装

COB LED封装技术就是将LED芯片焊接在PCB的基板上进行键合,实现与PCB互联的封装技术。COB集成封装具有高可靠性和高发光效率的特点。COB集成光源设计简单,更容易实现可替换功能;光源制作成本低;光效、光通量较高。将红、绿、蓝、白等光源集成在一起,实现冷暖自调的功能,显色指数较高。COB集成封装在技术方面取得了较大的成就,但是也存在一些技术上的小缺陷,比如光效偏低、性能差,需要做进一步的提高。LED车灯经过多年的发展,逐渐呈现出一体化、轻薄化、智能化的发展趋势,LED器件性能要求较高,使用高光效的LED需要达到足够的明亮度,LED光学和电学需要有较高的一致性和可靠性。集成化的LED模组有足够大的光通量,是一个较好的选择。

2.2 LED汽车前照灯光源设计

2.2.1 COB线路设计

LED连接模式关系到LED灯具的工作性能,根据实际的运行情况进行连接方式的选择,不同的连接模式连接的驱动器不同,要根据连接模式设置驱动器的参数,LED有串联连接、并联连接、混联连接等连接模式。LED串联连接方式如图1所示。正极与负极连接在一起,电流与亮度均一致。市场上的LED灯具采用串联连接方式的较多。当其中一个LED出现短路或者故障,可以采用恒流的方式运行,即使其中一个LED出现故障也不会影响其他LED的正常工作,串联模式采用恒流电源的方式进行工作最为合适,如图1所示。

LED并联连接方式。并联连接的方式是正极与正极,负极与负极,正极与负极分开连接,能够使得每一个LED的两端电压相等,电压降低。在LED照明应用中,灯具需要达到较高的光通量和光亮度,汽车前组合灯的光通量要求更高。串连模式中,如果LED数量较多需要有较高的驱动电压,这样会增加驱动器的运行难度,而并联电路的工作电路是其他支路电流的总和,太多数量的LED在一起并联工作,驱动器的运行会较为缓慢。因此为了提高运行速度和LED的可靠性性能,降低设计难度,需要采用混联的方式,如图2所示。

2.2.2 汽车前组合灯的光源设计

近光灯和远光灯的通光量在900lm和1100lm以上,需要采用大功率的LED COB集成光源,使用COB作为封装的基板。将LED中的铜基板与铝基散热器连接在一起进行热量的传递,随后通过散热器将热量排出,这样做的目的是将不同特点的散热器结合在一起,能够降低成本。

3 AFS技术设计要点

AFS(自适应前照灯系统),该技术可以根据车辆的行驶状况、路况信息以及天气状况自动調节前照灯的角度和光亮,以达到最优的光照要求。AFS还可以缓解驾驶人员在夜晚行车的紧张情绪,让驾驶人员能够有充足的时间应付紧急情况。目前AFS技术有弯路辅助照明以及自动开启的功能,弯路辅助照明可以给汽车转向时提供良好的照明。

当汽车进入到弯道后,将照明弯道的车灯电量,为弯道提供足够的照明。自适应前照灯照明系统不需要其他的部件进行点缀,只需要在晚上行驶时根据车辆行驶的方向控制照射角度的开关即可。将照明的范围拓宽,在晚上行驶或者原地转向时有较好的照明效果。LED具有高亮度的特点,且灯具设计简单,容易控制,将其应用在辅助弯道的照明设计中再合适不过,并且可以实现较好的照明效果。当汽车在夜间行驶时,遇到弯道汽车的前照灯自动转向会将转弯车道照亮,通过传感器自动调整前照灯的旋转角度。

4 结语

该研究主要围绕LED汽车前照灯的光源设计以及AFS系统进行了研究,随着AFS技术的不断发展,被应用的领域越来越多,但是在汽车领域中的发展将会越来越好,性能和优势方面都会逐步得到完善。LED与普通的前照灯光源相比有较好的控制能力,适用于汽车领域的发展。

参考文献

[1] 赵梦雄.LED汽车前照灯的应用研究[D].华中科技大学,2013.

[2] 孟昭军,李月,周振超,等.汽车智能LED前照灯照明系统控制设计[J].辽宁科技学院学报,2014,16(4):1-3.

[3] 王升平,景玉军,郭美华.LED汽车前大灯光源三维设计与性能分析[J].照明工程学报,2016,27(1):96-100.


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2020-12-05

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