激光在汽車后霧燈中的應(yīng)用研究

蔣蕩華，顧東超，鄧亮，任康成

(常州星宇車燈股份有限公司技術(shù)中心電子部，江蘇常州 213022)

?

激光在汽車后霧燈中的應(yīng)用研究

蔣蕩華，顧東超，鄧亮，任康成

(常州星宇車燈股份有限公司技術(shù)中心電子部，江蘇常州 213022)

摘要：激光光源具有單色性好、穿透力強(qiáng)等特點(diǎn)。介紹了半導(dǎo)體激光器的光電特性以及目前在汽車后霧燈中應(yīng)用時(shí)還存在的問題。

關(guān)鍵詞：激光光源；汽車后霧燈；應(yīng)用研究

0引言

激光器按照組成材料不同，可以分為固態(tài)激光器、氣體激光器以及半導(dǎo)體激光器。半導(dǎo)體激光器由于體積小、成本低以及效率相對(duì)較高，因而成為車燈應(yīng)用首選的激光器。激光單色性極好，透射性能一流，因此可將激光二極管制作成陣列，利用光學(xué)技術(shù)，做成后霧燈，或許在不遠(yuǎn)的將來成為汽車主動(dòng)安全防御的新趨勢(shì)?；谀彻疽豢钗矡?，闡述了激光后霧燈的性能、激光二極管的光電特性以及激光在目前應(yīng)用中的問題。

1激光后霧燈的設(shè)計(jì)

2014年，該公司在已有的LED尾燈上面進(jìn)行改裝，將原有的LED后霧燈功能改成激光后霧燈，如圖1所示，其組成部件包括配光鏡、激光二極管陣列、驅(qū)動(dòng)電路、半導(dǎo)體制冷器以及散熱片。

驅(qū)動(dòng)電路為激光二極管陣列提供其工作必需的功率，而激光在工作的時(shí)候發(fā)熱量大，且集中在很小的區(qū)域，所以需用半導(dǎo)體制冷器以及散熱片將熱量導(dǎo)出。

2紅光激光的主要特性

2.1激光器光學(xué)特性

激光器發(fā)出的光束具有四大優(yōu)點(diǎn)：亮度高，方向性好，單色性好，相干性好。激光發(fā)光強(qiáng)度是LED的7 500倍，為了達(dá)到霧燈80 lm的光通量要求，激光所需要的發(fā)光面積只有0.000 2 mm2，而LED則需要1.5 mm2[1]。激光光束方向性見圖2。

激光光束發(fā)散角很小，幾乎為一道平行光束，而LED發(fā)出來的光則具有較大的發(fā)射角，因此應(yīng)用激光光源作為后霧燈時(shí)，需要應(yīng)用光學(xué)裝置將其角度展開(見圖3)，從而達(dá)到預(yù)計(jì)的光學(xué)效果[3]。激光與LED在同樣的功率條件下，激光波長變化僅有5 nm，而LED的波長變化為30～200 nm。激光以上特性使得它作為光源用作汽車信號(hào)燈，具有損耗小、光效高、投射好的優(yōu)點(diǎn)，尤其是在霧天或者雨天時(shí)，能讓汽車后方具有明顯的紅光警示區(qū)，從而讓后方車輛保證行車的安全距離。

2.2激光器電氣特性

激光二極管在發(fā)光時(shí)，在自身溫度小于70 ℃時(shí)，存在如圖4所示的電壓-電流-功率關(guān)系曲線[2]。

為了達(dá)到80 Lm的光通量，激光需要大約1.1 W的功率，由于激光二極管體積很小，散熱面積小，所以需要增加額外的半導(dǎo)體制冷器(TEC)，并用散熱片將激光的熱量導(dǎo)出，并且激光二極管溫度一旦到70 ℃，將停止工作，保護(hù)激光二極管以免因熱量過大而損壞?；谝陨想姎馓匦裕趹?yīng)用激光二極管作為光源時(shí)，需要專門設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路，以提供恒定的工作電流，并需要溫度檢測(cè)和保護(hù)。

3激光在應(yīng)用中的問題

根據(jù)現(xiàn)有的激光器，激光可以初步用于后霧燈，該公司已經(jīng)制作出相應(yīng)的樣件，但用于批產(chǎn)產(chǎn)品，激光器性能還需要優(yōu)化。首先其工作溫度比較低，目前最高不能超過70 ℃；其次驅(qū)動(dòng)激光器正常工作，并且達(dá)到后霧燈的亮度要求，激光器、半導(dǎo)體散熱片以及驅(qū)動(dòng)電路將產(chǎn)生9～10 W的功率，這為熱管理提出了挑戰(zhàn)，并且需要優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)；最后，單個(gè)激光器的亮度太高，并且很集中，需要多個(gè)激光發(fā)光單元，才能達(dá)到預(yù)期的光學(xué)效果，這也提高了成本。

4總結(jié)

激光光源用于汽車后霧燈，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但需要在技術(shù)性能，尤其是在溫度性能方面提升，并且要降低成本，這樣在后續(xù)的應(yīng)用中，才能取代LED。

參考文獻(xiàn):

【1】德國柏林卓越制造有限公司.激光模塊技術(shù)介紹[M]，2014.

【2】德國柏林卓越制造有限公司.Laser VS LED[M]，2014.

美光科技為汽車尖端技術(shù)保駕護(hù)航

隨著汽車互聯(lián)化、 智能化、電氣化的不斷發(fā)展，汽車行業(yè)對(duì)汽車類存儲(chǔ)產(chǎn)品的要求也越來越高。據(jù)統(tǒng)計(jì)：汽車存儲(chǔ)市場在信息娛樂系統(tǒng)方面2015—2020年復(fù)合年增長率可達(dá)10%，在高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)方面2015—2020年復(fù)合年增長率高達(dá)19%。

作為占據(jù)汽車存儲(chǔ)行業(yè)市場份額第一位的美光科技，其產(chǎn)品LPDDR4配備錯(cuò)誤檢查和糾正功能，符合汽車安全完整性等級(jí)要求，采取多芯片封裝，具有更高的集成度，其速率高達(dá)3.2 Gbps，可立刻啟動(dòng)，運(yùn)行溫度范圍為-40～125 ℃，壽命長達(dá)10年以上；與另一產(chǎn)品LPDDR2相比，LPDDR4擁有更高的帶寬，實(shí)現(xiàn)了多通道，使CPU可以同時(shí)進(jìn)行多信息處理，加快了信息處理速度，這大大滿足了快速發(fā)展的汽車信息娛樂系統(tǒng)與高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)的技術(shù)需求。

(本刊記者：俞慶華)

Application Investigation of Laser in Vehicle Rear Fog Lamp

JIANG Danghua,GU Dongchao, DENG Liang, REN Kangcheng

(Electronics Department, Technical Center,Changzhou Xingyu Automotive Lighting Systems Co., Ltd., Changzhou Jiangsu 213022,China)

Keywords:Laser;Vehicle rear fog lamp;Application research

Abstract:Laser has characteristics of good monochromaticity and strong penetration.The optical and electrical properties of semiconductor laser and existing problems with its application in vehicle rear fog lamp as a new light source were introduced.

收稿日期：2016-01-04

作者簡介：蔣蕩華(1982—)，男，本科，主要從事電子方面的設(shè)計(jì)與管理工作。E-mail：shaoying@xyl.cn。

中圖分類號(hào):U463.65

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1674-1986(2016)05-067-02