[閒聊] 淺談車用LED頭燈

看板biker作者turtao (小海龜)時間14年前 (2009/09/04 14:34)推噓19(19推 0噓 4→)

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============================================ 本篇文章僅發表在PTT biker板未經作者本人書面允許嚴禁任何形式之轉錄及引用 ============================================ LED和HID目前這兩種照明系統堪稱為未來照明最重要的兩個生力軍主要發展上的不相同的是 HID是由大型向小型化發展 LED是由小型向大型化發展 ================================================= LED因有高辨識率、省電、耐用、反應快、驅動電壓低、耐震佳等優點 1968年發明後於1970年代便開始大量產品化~~最早只有紅光LED 而1980年發展出高亮度紅光及綠光~~1990年代後發展出藍、綠、白等其他光色目前亮度不斷提高之下使用範圍越來越廣泛 LED目前運用在汽車上主要是以指示照明上、如各種指示燈及尾燈方向燈等但目前高亮度的LED仍有相當大的努力之空間及技術瓶頸尚待克服本篇主要是以散熱問題和燈具設計上來淺談LED頭燈 ============================================================ 散熱問題因LED發光過程中約近有70~80%的能量會透過"熱"的方式傳遞至環境中但~對於半導體之LED來說熱是一個會造成壽命及性能上的極大影響一般的LED而言達到攝氏120度以後即會失效當然目前有另外開發出耐溫達180度的LED...但...貴.... 況且LED溫度越高失效係數便會越高該係數為　πγ＝Failure Rate at T / Failure Rate at 75度簡單說大致上超過75度以後LED的壽命便呈現會大幅度的縮減~~溫度越高越快在機車上大燈裸露在外故外面溫度影響不大... 但汽車來說頭燈鄰近水箱及引擎體~~兩者溫度皆恆常高於90度，水箱甚至100度以上況且LED燈體本身為需密封故必須整體防水，其散熱必定需要加以強化故LED需運用在車輛上散熱為第一之首務目前散熱方式一般有如下幾種 1.自然對流散熱 2.強制風冷散熱 3.熱導管散熱 4.液冷散熱 1.自然對流自然對流大多使用一般之鋁/銅材質散熱片散熱片本體安置於自然環境之下利用空氣來散熱而底板部分直接連接於LED電子元件裝置當散熱片越大散熱效果越佳，但是這種技術如果運用在車輛上如塞車或環境溫度高時便會使得LED模組瀕臨失效溫度下所以目前一般的散熱片模組並不能使用於LED車頭燈內 2.強制風冷簡單的說強制風冷就是加裝風扇強化散熱片的效能透過風扇的設計散熱片的對流熱傳導係數可增高5~10倍這樣的足堪以滿足LED的模組散熱需求但是主要的缺點在於操作環境一般車輛而言不比電腦3C產品....雨水和沙塵的侵蝕極為嚴重且LED車燈模組需要極為良好的密閉性若使用風扇來與外界冷空氣對流會有相當的難度存在 3.熱導管熱導管亦為3C產品目前常使用的散熱技術之一不但可以將熱引導到散熱良好的地區又能兼顧到密封性況且不需要任何的外部能量就可以操作是目前車用LED模組中發展的主要方向但車輛使用環境皆會有嚴重震動和溫度劇烈變化之問題不過不管如何而論熱導管技術仍是目前LED可見的散熱問題之最佳解決方案 4.液冷系統液冷系統是目前各種散熱設計中效率和可靠度最佳的一種但是使用屬於在電子產品的LED上比起散熱片或是風扇來說會有冷卻液體洩漏或者是循環失效的隱憂存在所以目前液冷系統如要使用在LED上還有非常大的問題要去克服 ============================================================ 燈具設計傳統車燈設計主要是有兩種平滑拋物面車燈如魚眼、舊款霧面頭燈多重反射鏡面車燈(MR) 如小盤燈具投射式車燈(PS) 如勁戰頭燈早期的車燈來說皆為拋物面車燈將光源(燈泡)放置於拋物面之焦距上產生平行的光束之後藉由小型的凸透鏡進行雕塑光型但缺點在於霧面罩會損失大量的能量況且投射出的光型大多無法兼顧到整個車頭前方所需的照明空間故我並不建議將大燈改裝為魚眼，要改裝建議以"加裝"的形式裝設主因就是魚眼的投射光型過為集中，屬於輔助燈具，無法兼顧前方整體光型 MR車燈是將更早期的拋物面車燈，改良為許多個小方塊反射鏡每個反射鏡再改變其曲率和旋轉角度，將光線反射到所需的區域並且可以利用堆疊方式加強亮度組合成所需的光型其實MR頭燈就是我們所俗稱的晶鑽頭燈但是MR頭燈仍有其缺點存在尤其當鹵素燈泡效能大幅提升和車用HID問世之後~~ 頭燈的燈源所產生的輝度大幅提升~~而MR頭燈並沒有如拋物面頭燈的霧面燈罩之設計所以投射式車燈的設計便在燈泡前方第二焦點處加裝一片反射鏡(亦稱遮罩) 將光線分離散射回反射鏡上再平行打出..但是缺點在於反射鏡會造成能量的大量損失兩種燈具的設計基本上都可以使用在LED的頭燈上但是因為LED光源為一"面光源"形式....傳統燈泡和HID皆為"點光源" 也就是說發光的立體角只有傳統光源的一半.. 而且LED頭燈發展方向目前大多以LED陣列為主..光型與傳統燈泡大大不同所以將原有車上的燈具直接改裝LED是完全不可行的.... ============================================== 目前的LED頭燈要商品化來說還是以幾項目標為重要的方向 1.頭燈的造型設計需要更為實用 2.散熱設計上需要強化 3.加工精密度和耐用性上提升 4.價格需要商品化 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 192.83.195.228

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PPPGGG

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※ 編輯: turtao 來自: 192.83.195.228 (09/04 14:37)

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Haiker

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M76