高亮度LED的结构特点和应用

高亮度LED的结构特点和应用 

虽然 LED 是电流器件--高亮度 LED 也不例外，但汽车尾灯、刹车、转向信号照明等应用场合仍能受益於电压驱动器结构。

当效率更高的 LED 可供使用时，零售店和住宅的LED室内照明将可能很快出现。LED 制造商们只是刚刚开始解决高色温光源问题。

由於高亮度 LED 制造工艺、器件设计、组装技术三方面的进展， LED 发光器的性能一直在提高，其成本一直在降低，性能提高和成本降低的速度都令人难忘。PN结设计、再辐射磷光体和透镜结构都有助於提高效率，因此也有助於提高可获得的光输出（附文《实验室中的 LED》）。就高输出白光 LED 而言，宽光谱性能的提高使人对普通照明用的低维护高能效光源抱有希望。

虽然实现可与标准萤光灯媲美的 LED 效率还需要一段时间，但正如半导体照明行业协会 (Semiconductor Lighting Industry Association) 主席 Yung S Liu 所说："LED 灯也是比较环保的产品，因为它与萤光灯不一样，不使用水银。"

固态照明在成分和工作效率方面的环保优势目前并不是主要的市场推动因素，但确实使这种技术及其供应商有了良好的形象。

与此同时，在各种领域工作的 OEM 设计师和推销人员一直在扩大固态照明的实际应用范围，并一直密切注视着市场的接受程度。然而，最终用户在固体照明设备寿命内的成本利益体验各不相同，这与传统照明设备大相径庭。这个事实使市场的价值观变复杂化。与钨丝灯泡和萤光灯泡相比，高亮度 LED 的使用成本和维护成本低得多，这就可以抵消 LED 较高的初始成本。尽管以上论述也许是很吸引人的，但却令其在"价格第一，其他第二"思想倾向支配的消费市场上造成很大的推销难度。

灯夹具制造商历来在各自设计中不考虑灯泡的热管理，只是提供足够对流来确保钨丝灯的高工作温度不会带来周围材料失火危险或夹具操作者灼伤危险。这一事实使高输出固态照明设备的大批量生产复杂化。然而，如果最终的设计是要使 LED 的光输出和工作寿命最佳，则高亮度 LED 的夹具就需要一定的热设计。

因此，虽然不会很快看到高亮度 LED 把传统钨丝灯或萤光灯从五金店和家庭中心货架上挤出去，但这些器件正在打入汽车、交通控制、外部标志等市场段，因为在所有这些领域，灯的高效率和长寿命会增加显而易见的价值。

高亮度 LED 斩露头角
实际上，很少听到有人在同一句话中使用"早期采用者"和"汽车市场段"两个短语。一些人也许会断言，这种并置会在矛盾修饰法中大行其道。然而，高亮度 LED 给汽车制造商带来了几个引人注目的特性，而且，虽然这种应用比较新，但它们的基本特性多数来源於制造 LED 指示器--比它们老得多并且已得到了很好证明的类似产品--的相同原理和类似工艺。

LED 汽车尾灯、转向信号灯、工作灯、刹车灯可克服钨丝白炽灯固有的几大缺点。汽车常常受到的中等程度冲击和震动会缩短灯丝寿命。同样，由灯丝电阻正温度系数引起的瞬间浪涌电流会加速灯泡的毁坏。热回圈--刹车灯工作的一个重要特性，往往会缩短白炽灯寿命。

白炽灯泡的瞬间浪涌电流也使电路保护和故障检测的任务变复杂化。汽车制造商必须把保险丝额定值和故障检测阈值设定到足够大的电流值，才能适应浪涌电流幅值和持续时间，而不会发生保险丝烧断故障或不会检测到假故障。

相比之下，在汽车遭受典型振幅和频率范围内的冲击和震动的情况下，LED 结构比灯丝更牢固耐用。LGD结构的重量轻和尺寸小，从而可减少冲击和震动产生的机械力矩。LED 尺寸小，还使汽车设计师能够把照明灯设计得体积较小，并将其设计成更符合汽车总体设计的要求。例如，一些汽车不是把 CHMSL（中间高位刹车灯）模组安装在後盖板上，而是利用 LED 所需体积小这一点，把该功能包含在後备箱盖中（图 1）。

汽车尾灯照明与控制系统提出了几个有趣的问题，这些问题也会出现在控制器件和被控制器件彼此相距很远的其他系统中。LED 本质上是电流器件。电子空穴对在场致发光化合物内复合，并且在复合时发射光子。电流的增大会相应提高复合速度和光通量输出。这一过程的效率不是 100%（几乎达不到100%），因此电流的增大还会通过 1-h功耗增加器件的自热。除非工作条件恶劣，否则 LED 一般不会像钨丝灯那样发生灾难性故障，但却往往会因老化而变暗。很多器件设计师把 LED 的寿命终止定义为光输出降至初始值 50% 的时间。

过流和过热条件会加快 LED 寿命终止，因此多数器件制造商建议 OEM 仔细控制 LED 的能源。

这些特性暗示，为了达到 LED 在汽车 CHMSL 或尾灯组件中的 11 年预期寿命