В последние годы твердотельные источники света (светоизлучающие диоды) становятся все более и более интересными для разработчиков автомобилей. Работа этих источников света основана на физическом явлении возникновения светового излучения при прохождении электрического тока (обычно 20 mA) через полупроводниковый p-n-переход. Причем длина волны максимума спектра излучения, т. е. цвет свечения, однозначно определяется типом полупроводниковых материалов, образующих светоизлучающий p-n-переход.
В настоящий момент уже созданы полупроводниковые материалы, позволяющие получить целый набор цветов: голубой, «изумрудно"-зеленый, зеленый, желтый, «янтарный», оранжевый, красно-оранжевый, красный. Кроме того, разработчики СИД ведущих компаний мира (Hewlett-Packard, Siemens, Toshiba и др. ) путем использования новейших технологий получения высокоэффективных полупроводниковых материалов (AlGaAs, AllnGaP), особочистых и особопрочных полимерных композиций для корпусов СИД, постоянно совершенствуя оборудование и технолгию изготовления СИД, уже сейчас создали целый класс так называемых светодиодных ламп. Основными характеристиками класса светодиодных ламп, разработанных и изготавливаемых компанией Hewlett-Packard являются:
* высокая светоотдача (Lumens per Watt) — 25-30 лм/Вт;
* время минимальной наработки на отказ — не менее 100000 часов;
* рассеиваемая мощность — 100 мВт на лампу;
* не требуются светофильтры;
* допускается использование автоматизированной сборки по технологии поверхностного монтажа.
Для сравнения, лампы накаливания имеют уровень светоотдачи — 15 лм/Вт, время наработки — 2000 часов, величина рассеиваемой мощности 2.0 Вт, необходимо использование светофильтров.
Приведенная выше совокупность неоспоримых преимуществ светодиодных ламп заставляет все большее количество автомобильных компаний делать выбор между традиционными, но уже устаревшими лампами с нитью накала, и твердотельными полупроводниковыми лампами, являющимися продуктами высоких технологий.
Принять считать, что уровень параметров светоизлучающих диодов, в основном должен определяться функциональным назначением каждого электронного устройства автомобиля, в состав которого они включены. Условно они могут быть зазделены на СИД для использования в кабине автомобиля и светодиодные лампы для наружных фонарей.
Более десяти лет ведутся работы по замене ламп накаливания на светодиоды в панелях контрольно-измерительных приборов и выключателях, расположенных в кабине автомобиля. Но только сейчас, в первой половине 1995 года, компания Hewlett-Packard, используя уникальную технологию получения новейшей полупроводниковой структуры AllnGaP с прозрачной подложкой (TS), начала крупно-серийное производство светодиодных ламп с типичным значением светового потока от 260 до 500 млм. С помощью этих светодиодных ламп, изготовленных в микроминиатюрных корпусах для поверхностного монтажа, были разработаны и уже изготавливаются не только автомобильные панели управления, но и панели для самолетов.
Кроме того, светодиодные лампы уже сейчас наиболее активно используются для обеспечения подстветки жидко-кристаллических индикаторов и панелей управления в автомагнитолах ведущих компаний мира. Практически неограниченный срок службы, в 10 раз меньший разогрев корпуса светодиодной лампы по сравнению с лампой накаливания, а также двадцатикратное снижение потребляемой электрической энергии привели к полной победе твердотельных полупроводниковых ламп.
Наиболее серьезным и наиболее обоснованным направлением замены ламп накаливания на светодиодные лампы, на наш взгляд, являются изготовление всех внешних красных и желтых фонарей автомобиля.
Первым шагом на этом пути стали повторители СТОП-сигнала, собранные на светоизлучающих диодах. Как правило, они изготавливаются в виде полоски, в которой установлены от 60 до 80 светодиодов по параметрам близких к АЛ307 (Iv < 12 мкд, Q < 25°C, Uпр > 2,5 B). С точки зрения светотехники данное устройство не отвечает даже минимальным требованиям. По европейским стандартам принято, что результирующая сила света повторителя должна быть на уровне от 30 до 40 кд и угол обзора не менее 35 град.
Специальные исследования подтверждают, что использование светодиодных ламп в повторителях СТОП-сигнала автомобиля — это не дань моде, а объективная необходимость. Время включения до полной световой мощности лампы с нитью накала составляет 200-300 мсек, а у повторителей СТОП-сигнала на светодиодных лампах 50-70 нс. При движении по автостраде со скоростью 100 км/час за счет разницы во втором случае водитель получает дополнительные 5-6 метров для экстренного торможения или маневра. Учитывая эти результаты с 1996 года на всех новых автомобилях в Европе должны будут устанавливаться повторители СТОП-сигнала на светодиодных лампах.
Кроме того, в последнее время все более серьезно обсуждается вопрос замены ламп накаливания в задних фонарях автомобиля: габаритных огнях, стоп-сигналах, указателях поворота. Такая замена становится наиболее актуальной в случае установки этих фонарей на электромобилях.
Так же твердотельные лампы бесспорно выгодны при размещении боковых сигнальных огней на большегрузных автомобилях и крупногабаритных прицепах (автопоездах). Постоянная вибрация и механические удары значительно сокращают срок службы ламп накаливания, но, практически, не влияют на световые параметры полупроводниковых ламп. При испытаниях по стандарту MIL-STD-883 № 2002 на удароустойчивость светодиодные лампы полностью сохраняют работоспособность после трех ударов по каждой из трех осей в двух направлениях с ускорением 3000 g и длительностью воздействия 0,3 мсек.
В заключение необходимо отметить, что значительное увеличение производства светодиодных ламп, сопровождающееся снижением цены на эти изделия, а также все приведенные ранее преимущества этих излучающих элементов по сравнению с лампами накаливания бесспорно открывают новые возможности повышения надежности светотехнических уствройств автомобиля и безопасности движения.