固態照明中白光LED的發展和應用

5、 汽車前燈照明：LED是一種投射式光源，很容易聯想以大功率白光LED作為汽車前照光源。目前正在大力推廣并 將成為標準頭燈光源配置的是35W氙氣金鹵燈，其系統輸入功率為42W，輸出光通量為3200~3500lm。若改用LED作前照光源，即使以 70lm/W的光效計需要總功率為50W的白光LED，在目前情況下大功率白光LED產品的單粒輸入功率為1W，最大為3W。而10W/粒的LED必須由 實驗室專門制作，即使采用10W/粒的LED也需4~5粒，即使不考慮其價格，如此大功率LED p-n結所耗散的熱能在30~35W以上，將如此大的熱 耗即時導走，以保持其p-n結溫度在合理范圍是一個難題，如果不能解決這個問題，LED汽車頭燈只能是樣板車，很難實用推廣。將D1S型車用氙氣金鹵燈安 裝在燈具中，燈具環境溫度為25℃，平衡時實測的燈總輸入功率為35±0.3W，去除可見、紅外、紫外輻射，其余功率主要耗于電弧管加熱。即使如此，其燈 頭表面溫度為185℃。在這樣的靜態實驗中燈頭溫度已如此之高，在汽車行駛時燈箱體中的溫度在85℃左右，燈頭溫度更將上升，在這樣的條件下若采用LED 作燈頭，燈頭溫度必定遠超200℃。LED自身溫度必定更高，如此高的p-n結溫度不僅LED自身難以承受，而將LED發射的藍光或近紫外光轉換為白光的 熒光粉更難以長期承受這樣的高溫，由此造成的LED的光衰和壽命是難以接受的。在如此高的環境溫度中采用氣流冷卻LED是毫無效果的。為使LED能真正成 為汽車頭燈并得到用戶認可必須做到其使用壽命不低于3000小時，而各項性能參數必須滿足使用要求，為此在目前條件下可以采取以下措施：

a、 采用致冷裝置使LED的p-n結強迫冷卻。單純加大散熱器和強制氣流冷卻是不可能使LED有效降溫的，因為周圍環境溫度太高了。但這樣的措施將使燈的系統光效大幅度下降。

b、 改變動力裝置，采用電力驅動，因為電動機運轉時的工作溫度比燃氣機低得多，在較低的環境溫度下可以通過加大散熱裝置，采用強氣流冷卻、降低LED溫度以保證其正常運轉工作條件。

c、 改變汽車結構將動力裝置從車頭移到車尾，以降低LED頭燈附近的環境溫度，從而可以采用常規氣流冷卻方法，使LED的工作溫度降低。

d、 發明新的能在高溫下正常工作的LED芯片材料和結構，以及相匹配的能在高溫下正常運轉的高轉換效率熒光粉。

Ⅵ　結論

白光LED將會成為新一代的高效節能光源，并大量取代常規照明光源中的某些品種或某些領域中的應用。但它將在很長一段時間中與現在的大部分照明光源共 存，那時白熾燈、鹵素燈在普通照明領域將大幅減少。在可見將來白光LED將會在小功率照明領域與緊湊型熒光燈并存，視發展情況而彼此消長。但是最近 5~10年以內，白光LED必須大幅度提高其產品的性能，提高單粒功率和光效。特別是如何設計出有效散熱措施以降低p-n結溫度，延緩熒光粉的老化和光 衰，當然更高效能承受更高溫度的熒光粉的研發也應當是努力的一個重要方面。

我們期待白光LED在結構、技術，工藝和材料方面能有 新突破。目前的對LED進行改良的常規傳統途徑可能需要很長時間才能使白光LED達到大面積推廣并用于普通照明的性能指標。當然即使在白光LED大面積使 用于常規照明之后仍將是多種光源共存的時代。白光LED是不可能取代所有光源的，特別是一些大功率高性能和特殊用途的光源。

我們 相信，白光LED終將有一天會像當年半導體電子器件取代大部分真空電子器件，半導體激光器取代大部分氣體激光器一樣脫穎而出。當然，正像那些半導體器件一 樣在可見將來白光LED也不可能成為唯一照明器件。“2010年白光LED將會全面取代緊湊型熒光燈”的預言是無知而荒唐的。