浅谈LED汽车前照灯行业发展课题学习教案

1、会计学1浅谈浅谈LED汽车前照灯行业汽车前照灯行业(hngy)发展课发展课题题第一页，共50页。一一绪论绪论(xln)三三二二LED汽车前照灯行业研发现状汽车前照灯行业研发现状LED汽车前照灯汽车前照灯发展预测发展预测第二页，共50页。1汽车汽车(qch)前照灯发展前照灯发展史史342光源性能对比光源性能对比国内外国内外LED汽车前照灯研究现状汽车前照灯研究现状LED汽车前照灯现状总结汽车前照灯现状总结第三页，共50页。煤油灯乙炔(y qu)灯1903冷光源冷光源白炽灯1925卤素灯1959HID 1995LED灯 20071 汽车(qch)前照灯发展史非电光源非电光源电光源电光源第四页，共5

2、0页。白炽灯卤素灯HID灯LED灯灯光效10 lm/w25 lm/w90 lm/w150 lm/w寿命100 h300 h3000 h几万几万 hLED响应(xingyng)速快(1ms内、白炽灯200ms)、抗震、体积小2 光源(gungyun)性能比较第五页，共50页。2 光源(gungyun)性能比较第六页，共50页。LED可见光波段，光效高，目前单颗功率不大，功率越小光效更高，启动方便，价格昂贵，光效提高空间大。放电光源光效较高，单颗功率大，小功率光效更低，高电压启动，目前适合大范围照明。热光源，光效低，光谱成分与太阳光类似，视觉友好型光源，功率大小均可启动方便，便宜，适合大功率投影照

3、明。由于光效太低应该逐步退出(tuch)普通照明从节能角度，应该随LED性能提高，千流明价格下降而逐步取代其它光能。2 光源性能(xngnng)比较第七页，共50页。2007年年5月日本小糸和日亚化月日本小糸和日亚化工工(hugng)研发的研发的LED近光近光灯安装在雷克萨斯灯安装在雷克萨斯LS600Ch上上2008年奥迪年奥迪R8安装了安装了Lumileds和和Osram研发的全研发的全LED前照灯。前照灯。2009年雷克萨斯年雷克萨斯RX450h、普锐斯、普锐斯、HS250h三款车安装了三款车安装了LED前照前照灯。灯。2011年奥迪年奥迪R8安装上安装上Philips的的LED光源作为前

4、照灯。光源作为前照灯。2 0 1 2 年 奥 迪年 奥 迪 A 6 、 奔 驰、 奔 驰(bnch)CLS350、宝马、宝马6系列开始系列开始使用使用LED前照灯。前照灯。第八页，共50页。吉林东光瑞宝车灯有限责任公司基于奔腾(bntng)B50车型研制的LED前照灯3个近光灯2个远光灯工作温度90寿命(shumng)10000h以上第九页，共50页。n整灯专利(zhunl)： 10个n第十页，共50页。GB25991-2010 汽车(qch)用LED前照灯一般要求规定了抗振性、散热性、高低温、电磁兼容、光束(gungsh)调节装置。LED前照灯和电子光源控制器的一般要求配光性能光色光源（光通

5、量限值）显色性(红光成分）第10页/共50页第十一页，共50页。LED前照灯的配光稳定性LED前照灯照度(zho d)和色度温度稳定性LED前照灯塑料配光镜和塑料光学组件LED前照灯耐温度循环试验LED前照灯极性反接和过电压GB25991-2010 汽车(qch)用LED前照灯第11页/共50页第十二页，共50页。4 4 国内外国内外LEDLED前照灯现状前照灯现状(xinzhung)(xinzhung)总结总结第12页/共50页第十三页，共50页。1LED光源光源(gungyun)光光热电性能热电性能342LED汽车前照灯光学设计分析汽车前照灯光学设计分析LED汽车前照灯散热设计分析汽车前照

6、灯散热设计分析总结总结(zngji)第13页/共50页第十四页，共50页。光机热要求机械系统精密(jngm)稳定影响灯具(dngj)尺寸大小光源封装类型影响散热效果收集效率底不利于散热过热影响LED光输出过热引起机械形变机械结构和材料影响系统散热光、热、机一体化设计光、热、机一体化设计第14页/共50页第十五页，共50页。势使其在大功率照明中得到了应用。23Al O第15页/共50页第十六页，共50页。图1 a.正装芯片(xn pin)示意图图a为GaN基地的LED芯片，芯片直接用导热硅胶结合(jih)在小尺寸反光碗或载片台上，光效受两个因素制约： 1.PGaN导电效率低，在P电极和PGaN之

7、间加NiAu合金电流扩散层，太薄会影响电流均匀度，但厚度增加吸收的光也会增加。 2.蓝宝石导热能力差40 /w m K1 LED光源性质(xngzh)正装芯片第16页/共50页第十七页，共50页。 图b也为GaN基地的LED片，芯片直接贴装到硅载体或PCB基板上，优点体现在： 1.用高反射率的金属作接触层提高(t go)了光的取出效率，采用0.12 um厚的Ag和Al对470520nm光的反射效率分别达96%和84%。 2.P-N结到硅底板的热阻小。 图1 b.倒装(do zhun)芯片示意图1 LED光源(gungyun)性质倒装芯片第17页/共50页第十八页，共50页。热阻定义(dngy)

8、：LED光源热阻： 001)1Ji pcbJi pcbPRPRnRPRRn（TRPLED热学(rxu)特性v 光通量与结温v 辐射波长与结温v 正向电压与结温v 正数常量 ，v 负数常量21()21)=)ejjKTTVjVjF TF T（21()()djdjTTtK21()()FjFjdVTVTtK KKdK第18页/共50页第十九页，共50页。温度(wnd)：25光源模块：结论：LED器件之间无光子吸收(xshu)现象LED模块特性第19页/共50页第二十页，共50页。前照灯反射式透镜成像式投影(tuyng)式配光系统分类第20页/共50页第二十一页，共50页。反射式光学系统2 LED汽车前

9、照灯光(dnggung)学设计分析第21页/共50页第二十二页，共50页。透射(tu sh)式光学系统2 LED汽车前照灯光(dnggung)学设计分析第22页/共50页第二十三页，共50页。透镜(tujng)成像式光学系统2 LED汽车前照灯光学设计(shj)分析第23页/共50页第二十四页，共50页。光学系统及光源选择计算光学元件参数软件仿真设计达到预期光度分布未达到预期光度分布加工样品并测试实验和仿真吻合实验和仿真存在较大差异设计成功分析原因分析原因第24页/共50页第二十五页，共50页。第25页/共50页第二十六页，共50页。热量传递方式热传导热辐射对流(duli)散热基本(jbn)理

10、论第26页/共50页第二十七页，共50页。kzTjyTixTq)()()(zTzyTyxTxTc第27页/共50页第二十八页，共50页。)(fwTThq导热与热对流同时存在流体与固体必须有直接接触和宏观运动由于流体的粘性和受壁面摩擦阻力的影响，紧贴(jn ti)壁面处会形成速度梯度很大的边界层第28页/共50页第二十九页，共50页。2对(xingdu)位置。()wfqh TT()wfqh TT()wfqh TT第29页/共50页第三十页，共50页。第30页/共50页第三十一页，共50页。散热能力与散热器形状和散热材料有关散热能力与散热器形状和散热材料有关(yugun)系统稳定系统稳定 无额外功

11、率损耗无额外功率损耗第31页/共50页第三十二页，共50页。风冷散热就是在灯具设计的时候加上风扇把热量从散热器上带走，散热器表面的气流速度越大表面对流(duli)换热系数越大，当气流速度到达一个数值后再增大空气流速散热效果就不会有显著提高，这个值由灯具和环境条件决定。虽然风扇成本不高，但风扇的体积、功耗、寿命以及工作时产生的噪音必须考虑第32页/共50页第三十三页，共50页。液冷散热主要由散热板、热交换器、贮液池和泵用连接管构成回路，冷却板和LED芯片封装模块的背光面相连，泵用来驱动工作液体，工作液体把冷却板上的热量带到热交换器上，再通过热交换器散失到周围环境中。其形状根据灯具结构决定，工作液

12、体要求粘度(zhn d)小、密度小，这种液冷散热结构复杂、体积大、有额外功耗。有的灯具可以把贮液池安装在比芯片位置低的地方，就不需要泵。第33页/共50页第三十四页，共50页。半导体散热器是根据特殊半导体热电效应制作的散热器件，散热器可以做成片状。直流电经过P型半导体时吸收热量形成冷端，在N型半导体上释放能量(nngling)形成热端，冷端可以安装LED光源。半导体散热器可靠性高，体积小。第34页/共50页第三十五页，共50页。热管散热无需额外功率损耗，是目前LED光源散热研究的热点。国内在LED汽车前照灯热管散热方面申请的专利比较多，大多是汽车灯具公司的专利，实用性强。申请专利的公司有天津市

13、汽车灯厂、常州星宇车灯股份有限公司(yu xin n s)、江苏洪昌科技股份有限公司(yu xin n s)等， Lan Kim等人研究热管散热效果，在25环境中，能把18.1W的白光LED光源结温降低到59.75。第35页/共50页第三十六页，共50页。 LED光源有自身(zshn)优势，也有其不足，LED前照灯必须克服其不足，充分发挥其优势，在科技上更上一个台阶。第36页/共50页第三十七页，共50页。 光 学 热 学紧凑型紧凑型LED前照灯前照灯第37页/共50页第三十八页，共50页。4.散热器性能稳定，散热能力强，占用空面体积小。第38页/共50页第三十九页，共50页。液体(yt)热传

14、导系数高、粘度小、凝固点低、光吸收率小、化学性质稳定液体(yt)封装LED远光灯设计方案第39页/共50页第四十页，共50页。液体(yt)封装LED远光灯设计方案1300lm的白光LED光源光强分布(fnb)光谱分布第40页/共50页第四十一页，共50页。液体封装LED远光灯照度(zho d)分布入射光通量： 1130.28lm光能利用效率：86.94%第41页/共50页第四十二页，共50页。EmaxHV点HV点至1125R或LHV点至2250R或L国标要求480.8Emax246仿真结果56.1456.1449.9723.50液体封装LED远光灯仿真(fn zhn)结果（单位lx）第42页/

15、共50页第四十三页，共50页。远光灯样品(yngpn)光源(gungyun)液体封装LED远光灯设计第43页/共50页第四十四页，共50页。EmaxHV点HV点至1125R或LHV点至2250R或L国标要求480.8Emax246仿真结果56.1456.1449.9723.50样品测试54.171.0854.171.0846.940.9725.600.60液体封装LED远光灯照度(zho d)分布（单位lx）第44页/共50页第四十五页，共50页。热阻定义(dngy)：LED光源热阻： LED光源热阻：12/W001)1Ji pcbJi pcbPRPRnRPRRn（TRP光源(gungyun)

16、热阻第45页/共50页第四十六页，共50页。三 LED汽车前照灯发展(fzhn)预测1 仿真结果(ji gu)和样品测试结果(ji gu)均达到汽车用LED前 照灯GB2599-2010要求2 仿真结果(ji gu)和样品测试结果(ji gu)基本吻合造成仿真结果和样品测试结果存在差异的原因：（1）仿真设计忽略远光灯玻璃壳厚度(hud)（2）远光灯样品的玻璃外壳顶部过于平坦（3）样品光源的位置与仿真光源位置存在差异第46页/共50页第四十七页，共50页。三 LED汽车(qch)前照灯发展预测光学光学(gungxu)(gungxu)散热散热光源(gungyun)发光效率透镜散热能力透镜光能传递效率光源耐热性能散热材料散热结构结构精密稳定展展望望机械机械第47页/共50页第四十八页，共50页。3 LED汽车前照灯发展(fzhn)预测 从2001年起我国汽车年销量保持20%的增长速度， 2011年销售量达到1853.34万辆，成为世界上最大的汽车市场，