摘要：激光光源具有单色性好、穿透力强等特点。介绍了半导体激光器的光电特性以及目前在汽车后雾灯中应用时还存在的问题。
关键词：激光光源；汽车后雾灯；应用研究
激光器按照组成材料不同，可以分为固态激光器、气体激光器以及半导体激光器。半导体激光器由于体积小、成本低以及效率相对较高，因而成为车灯应用首选的激光器。激光单色性极好，透射性能一流，因此可将激光二极管制作成阵列，利用光学技术，做成后雾灯，或许在不远的将来成为汽车主动安全防御的新趋势。基于某款尾灯，阐述了激光后雾灯的性能、激光二极管的光电特性以及激光在目前应用中的问题。
一、激光后雾灯的设计
在已有的LED尾灯上面进行改装，将原有的LED后雾灯功能改成激光后雾灯，如图1所示，其组成部件包括配光镜、激光二极管阵列、驱动电路、半导体制冷器以及散热片。
图1 激光后雾灯的组成
驱动电路为激光二极管阵列提供其工作必需的功率，而激光在工作的时候发热量大，且集中在很小的区域，所以需用半导体制冷器以及散热片将热量导出。
二、红光激光的主要特性
1、激光器光学特性
激光器发出的光束具有四大优点：亮度高，方向性好，单色性好，相干性好。激光发光强度是LED的7500倍，为了达到雾灯80ml的光通量要求，激光所需要的发光面积只有0.0002mm2，而LED则需要1.5mm2。激光光束方向性见图2。
图2 激光光束方向性
激光光束发散角很小，几乎为一道平行光束，而LED发出来的光则具有较大的发射角，因此应用激光光源作为后雾灯时，需要应用光学装置将其角度展开（见图3），从而达到预计的光学效果［3］.激光与LED在同样的功率条件下，激光波长变化仅有5nm，而LED的波长变化为30～200nm。激光以上特性使得它作为光源用作汽车信号灯，具有损耗小、光效高、投射好的优点，尤其是在雾天或者雨天时，能让汽车后方具有明显的红光警示区，从而让后方车辆保证行车的安全距离。
图3 激光通过光学装置发散
2、激光器电气特性
激光二极管在发光时，在自身温度小于70℃时，存在如图4所示的电压-电流-功率关系曲线［2］。
图4 自身温度小于70℃时激光二极管电气特性
为了达到80ml的光通量，激光需要大约1.1w的功率，由于激光二极管体积很小，散热面积小，所以需要增加额外的半导体制冷器（TEC），并用散热片将激光的热量导出，并且激光二极管温度一旦到70℃，将停止工作，保护激光二极管以免因热量过大而损坏!基于以上电气特性，在应用激光二极管作为光源时，需要专门设计驱动电路，以提供恒定的工作电流，并需要温度检测和保护。
三、激光在应用中的问题
根据现有的激光器，激光可以初步用于后雾灯，该公司已经制作出相应的样件，但用于批产产品，激光器性能还需要优化。首先其工作温度比较低，目前最高不能超过70℃；其次驱动激光器正常工作，并且达到后雾灯的亮度要求，激光器、半导体散热片以及驱动电路将产生9～10w的功率，这为热管理提出了挑战，并且需要优化驱动电路设计；最后，单个激光器的亮度太高，并且很集中，需要多个激光发光单元，才能达到预期的光学效果，这也提高了成本。
四、总结
激光光源用于汽车后雾灯，具有独特的优势，但需要在技术性能，尤其是在温度性能方面提升，并且要降低成本，这样在后续的应用中，才能取代LED，
参考文献：
[1]德国柏林卓越制造有限公司.激光模块技术介绍［M］，2014.
[2]德国柏林卓越制造有限公司.Laser VS LED［M］，2014.
[3]关靖雯，激光灯在未来汽车照明中的应用前景[J].汽车维修，2015，（6）：6-9.
论文作者:陈思远
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/1
标签：激光论文; 激光器论文; 雾灯论文; 散热片论文; 半导体论文; 特性论文; 光束论文; 《基层建设》2019年第10期论文;