摘要：随着汽车工业的飞速发展，对汽车照明提出了越来越高的要求，车灯的发展将以LED光源为基础，以新型电子技术、新型光学设计为支撑，向安全、环保、节能、智能化、个性化发展，同时，随着激光及OLED在汽车灯具的应用，汽车灯具将会发生革命性的变革，一个新的汽车灯具时代将会到来。
本文对LED及OLED技术在汽车灯具上的应用及发展情况进行讨论，为提升汽车灯具的实际应用提供参考。
关键词：LED；OLED；车灯
前言
几乎从汽车本身的诞生之日起，汽车车灯也就诞生了，随着汽车工业的飞速发展，对汽车照明提出了越来越高的要求，特别是随着新光源的应用、新技术的使用及光学设计水平的提高，促使汽车灯具有了快速的发展。伴随着汽车灯具的发展，汽车灯具的新产品、新技术不断涌现，车灯设计日新月异，从全封闭前照灯发展到光纤导光系统，从卤素灯泡到LED光源模块，从标准外形到个性化的造型，汽车照明发生了巨大的变化。[1]
1 LED技术应用及发展情况
1.1 LED发光原理
LED，即发光二极管（LightEm itting D iode），是一种由镓（Ga）、砷（AS）与磷（P）的化合物制成的二极管，其核心是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N 型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合形成激子时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关，光的颜色与构成材料有关。通常，磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。[2]
1.2 LED的技术优势
LED技术主要包含节能、环保、体积小、寿命长、灯光色彩丰富、技术先进等优点，由于LED作为半导体发光灯，它的工作电压是2～3.6V，工作电流是0.02～0.O3A；它消耗的电能不超过O.1W，相同照明效果比传统光源节能80%以上；由于LED是由无毒的材料做成，所以不含汞等有害气体；LED光谱中也没有紫外线和红外线，同时也没有热量，没有辐射、眩光小、可以安全触摸，是一种可回收利用的绿色照明光源。LED是一种固体冷光源，采用环氧树脂封装，所以灯体内没有松动的部分，不会出现灯丝发光易烧、热沉积、光衰等问题；LED光源在恰当的电流和电压下，使用寿命可达6万到1O万小时，比传统光源寿命要长10倍以上。由于LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机数码技术控制下，形成不同光色的组合变化多端，可实现纯正、浓厚，丰富多彩的动态色彩变化效果；由于LED光源是低压微电子产品，是数字信息化产品，具有半导体光电器件“高新尖”技术；它同时融合了计算机、网络通信、图像处理、嵌入式控制等技术，所以具有在线编程、无限升级、灵活多变的优点。[3]
1.3 LED的主要技术问题
由于LED的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以散热是大功率LED灯需要重点解决的问题之一。大功率LED灯亮度要求高、发热量大，并且使用环境本身比较苛刻，如果散热不良会直接导致LED快速老化，稳定性降低。
1.4 LED灯发展趋势
LED在向高光效、大功率功能性照明的方向发展的过程中，遇到的一个主要问题是提高LED光源的质量，减少光源的眩光效应，提高其显色指数和光的色温，同时还必须有效提高其使用过程中的可靠性和稳定性，在低成本和长寿命之间进行合理的折中，即不一味追求其长寿命。目前LED作为功能照明的产品还不成熟，技术上还存在一些亟待解决的问题，用户对LED产品还不够了解，除了政府有关部门、少数事业单位和少数追求新奇的顾客之外，主动购买LED产品的人较少。由于产品生产批量小，制造成本高，造成产品售价较高，销售量有限，造成企业的盈利空间被压缩。
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由于LED能效（可换算成单位面积发光强度），寿命方面的优点，以及像素单元结构方面的特点，使其在大屏幕显示上有天生的优势，其模块化（市面上常见有16X16和32X32等LED单元板）设计使大屏幕显示构成变得简单，目前世界上大型单色/双色/全彩显示屏几乎都是LED，超大屏幕甚至可以做到数十公里可视。但是LED成本随像素间距下降而成平方级增长。间距下降30％，像素数增加100％，而通常是在基板上生长一层层的半导体薄层，切割成数千管芯，再将管芯镶嵌在各应用产品中。以目前制程制作出来的管芯尺寸皆超过200μm，对许多显示器来说太大了，因此目前的LED技术并不适合。
2 OLED技术应用及发展情况
2.1 OLED发光原理
OLED，即有机发光二极管（Organic Light-Em itting D iode），又称为有机电激光显示（Organic Electrolum inesence Display，OELD），（普通LED又称无机LED）。OLED的基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物（ITO），与正极相连，再加上另一个金属阴极。整个结构层中包括了：空穴传输层（HTL）、发光层（EL）与电子传输层（ETL）。在电场的作用下，阳极产生的空穴和阴极产生的电子就会发生移动，分别向空穴传输层和电子传输层注人，迁移到发光层。当二者在发光层相遇时，产生能量激子，从而激发发光分子最终产生可见光。当电力供应至适当电压时，正极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合，产生光亮，依其配方不同产生红、绿和蓝R G B三原色，构成基本色彩。[2]
2.2 OLED的技术优势
OLED技术优势，其厚度可以小于1mm，并且重量也更轻；它的液态结构保证了抗震耐摔；它耐低温，在-40℃左右的低温中能够照常显示；发光效率高，目前已达到601m/w，预计可以达到2001m/w以上；环保、不含汞、无汞污染；工作时产生的热量低；耗电量少；反应速度快；抗震动、耐冲击性能好；视角广；重量轻，厚度薄，为平面型，可以卷起来；制造工艺比较简单，易于大规模生产；应用比较简单方便成本低。
2.3 OLED的主要技术问题
OLED采用的是夹心结构，由多层金属和分子化合物层叠而成，类似于印刷电路板，因此很容易做成高分辨率屏幕，如果使用柔性材料，还可以制成各种形状甚至是可折叠屏幕。但由于无法像LED一样在每个发光器上制作反射杯，因此OLED的光损耗较LED大，亮度和色彩也较LED要差。OLED平面只能微微弯曲，因此其在车身表面的应用受到一定限制，另一方面，OLED发光过程中不断的化合反应，使其发光强度随时间而降低，OLED材料只能承受80摄氏度的温度，因此其使用寿命、机械应用和耐高温性还不能很好地满足汽车需求，有待其继续发展。
2.4 OLED灯发展趋势
OLED能让电子设备产生更明亮、更清晰的图像，其耗电量小于传统的发光二极管（LED）。OLED单元在发光后能形成三维效果，形成动态、波动的画面，更加炫目和个性。OLED在能效和光色方面不如LED，寿命短，但是成本低，像素高，OLED本身就是发光材料，因此在能耗和亮度方面OLED有压倒性的优势，但是依然需要解决成本问题，OLED成本高，使得其只能用于各种智能手机和笔记本电脑等高端产品，但是随着技术成熟，成品率提高，蓝光OLED得到解决，OLED必然会有更加广阔的使用空间。
结语
未来汽车灯具发展的依托和动力是技术的进步，技术进步最关键的是要有技术创新，对汽车灯具而言，最关键的技术创新就是光源的创新，可以说汽车灯具的发展史就是一部光源的发展史，光源的革新引导着前照灯的变革。目前，车灯的发展将以LED光源为基础，以新型电子技术、新型光学设计为支撑，向安全、环保、节能、智能化、个性化发展，以后，随着激光及OLED在汽车灯具的广泛应用，汽车灯具将会发生革命性的变革，一个新的汽车灯具时代将会到来。
参考文献：
[1]凌铭，张建文，黄中荣.汽车灯具的发展趋势[J].照明工程学报，2013，24（4）：106-112.
[2]李欣.LED与OLED显示技术及其应用前景[J].科技信息，2011，（12）：591.
[3]林界平.浅谈LED技术在现代灯具设计上的应用[J].科技信息，2011，（12）：56-57.
论文作者:司亮
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/20
标签：光源论文; 灯具论文; 汽车论文; 技术论文; 半导体论文; 车灯论文; 空穴论文; 《基层建设》2018年第32期论文;