中國汽車照明光源技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
芯片級LED性能研究
汽車照明背景
LED產(chǎn)業(yè)在過去近10年的發(fā)展突飛猛進(jìn)，LED光源器件的性能呈臺階式上升且成本在不斷下降，大部分光源領(lǐng)域基本上都被LED所取代。LED作為第四代光源，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在戶內(nèi)外照明、液晶背光、景觀照明、移動照明等領(lǐng)域。隨著人們消費(fèi)理念的升級和近幾年LED行業(yè)新技術(shù)與新材料的不斷完善，LED汽車照明也逐漸迎來最佳發(fā)展期，從最先的內(nèi)飾照明到后來的外部信號燈，再到最近這兩年的前照明燈具，LED已經(jīng)開始逐步取代傳統(tǒng)的氙燈，開始覆蓋中高端汽車照明市場，同時(shí)有向普通車型漫延的趨勢。
汽車市場是個(gè)成熟的市場，全球的銷量總體來說是穩(wěn)步的增長，全球年增長約3-4%，全球年銷量約8000萬輛。汽車照明 LED的主要應(yīng)用市場是取代傳統(tǒng)的氙氣燈，乃至鹵素?zé)�。由于傳統(tǒng)的氙氣燈亮度低、光效低、啟動時(shí)間長，而LED體積小、亮度高、光效高、易于配光且成本在慢慢降低，使得氙氣燈在這幾年被LED加速取代。
據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)研究數(shù)據(jù)顯示，2017年中國汽車照明行業(yè)用 LED 封裝市場規(guī)模已達(dá)7.4億美元，同比增長速率已超過 17%。受惠于LED滲透率持續(xù)攀升，預(yù)計(jì)2018年中國汽車照明用LED封裝市場規(guī)模將達(dá)9.2億美元。借此東風(fēng)，不少中國本土廠商著力布局汽車照明供應(yīng)鏈，尤其是前裝市場 (OE-original Equipment)的布局，這將力改過去國內(nèi)LED汽車照明市場被國際巨頭長年壟斷的不利局面。在此背景下，國內(nèi)不少企業(yè)紛紛涌入LED汽車照明市場。
目前車規(guī)級LED廠商的整體現(xiàn)狀
由于汽車照明的高性能，高可靠性要求，以及汽車行業(yè)的相對封閉性等情況，現(xiàn)階段 Lumileds與osram占有前大燈市場80%以上;三星的主要市場在韓國，占10%;其余市場為日亞與臺灣廠家瓜分;國內(nèi)廠家近年來逐步推出相關(guān)產(chǎn)品，試圖進(jìn)入該市場。
概述目前車規(guī)級LED廠商推出的各產(chǎn)品現(xiàn)狀
因汽車大燈對技術(shù)、可靠性及使用的環(huán)境要求非常高， 因此在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)需要注重以下內(nèi)容：
單顆芯片的大小一般為38～40mil，驅(qū)動電流1A到1.2A，預(yù)計(jì)可增大至60mil，以便通更大的電流。
前大燈普遍為1～6晶車燈，單個(gè)LED光通量一般為1000～1600lm，未來目標(biāo)光通量為 2000lm。
芯片的固晶方式，都為共晶，增大芯片與底板的接觸面，減小熱阻，X-ray全檢虛焊空洞率。
由于發(fā)熱大，產(chǎn)品的芯片貼陶瓷熒光膜片，以防溫度過高，膜片移動或是損壞。
LED車燈的基板為陶瓷氮化鋁基板，散熱效果好，基板金屬部分鍍金，基板穩(wěn)定性能好。
光源芯片之間間距小，采用耐高溫?zé)晒馄案叻瓷浒咨珡?fù)合材料，單面出光。易于配光，明暗截止線清晰，無暗區(qū)，照度高。特殊的高電流密度、高光密度外延結(jié)構(gòu)和芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。齊納二極管保護(hù)，靜電防護(hù)10KV。采用耐高溫?zé)晒馄鞍咨珡?fù)合材料。
基板采用Laser Mark識別，可追蹤每一顆芯片、熒光片、機(jī)臺等重點(diǎn)信息。
產(chǎn)品可靠性滿足AEc-Q101要求。
圖 2.1 從左到右：國內(nèi)某廠產(chǎn)品，X-Ray 檢驗(yàn)，Laser Mark 識別
圖 2.2 LED封裝器件中ESD保護(hù)
從歐司朗、亮銳、日亞、三星及晶能光電這些產(chǎn)品的光電性能來看，在同一條件下，產(chǎn)品基本上差別不大。但是歐司朗、亮銳產(chǎn)品發(fā)光中心一致性好，要求熒光片位偏小，而日亞采用的是長條形的熒光片，這樣的好處是無暗區(qū)，明暗截止線好。而國內(nèi)廠家在這方面要稍差點(diǎn)，另在同等尺寸芯片下，亮度要比外國差 5～8%，所以國內(nèi)廠家會通過增大尺寸來提高產(chǎn)品亮度，但是增大尺寸又會造成遠(yuǎn)光照度不夠等問題。
任何一個(gè)車規(guī)級LED制造廠商，產(chǎn)品都要有非常嚴(yán)格的可靠性驗(yàn)證，尤其是供給前裝車燈廠，產(chǎn)品必須要過車規(guī)級可靠性驗(yàn)證-AEc-Q101， 產(chǎn)品可靠性驗(yàn)證項(xiàng)目如下：
車規(guī)級LED器件廠商的發(fā)展趨勢預(yù)測
1、后裝市場所用的LED燈逐步開始沿著前裝車燈的設(shè)計(jì)去開發(fā)。
2、世界一流的LED廠家開始采用中小功率的CSP組成模組的形式去實(shí)現(xiàn)智能化前照燈，未來智能大燈的實(shí)現(xiàn)需要每個(gè)芯片的可以單獨(dú)控制亮滅以實(shí)現(xiàn)不同路況環(huán)境下的不同需求。
3、一流廠商也開始從制造LED光源邁入開發(fā)一體化模組、透鏡及整套燈具。
4、一些高端市場的車將開始采用激光大燈來替代LED燈。
激光大燈有幾項(xiàng)非常好的優(yōu)點(diǎn)：
A、激光是一種相干光源、一種波長、單色光源，這樣使照度更強(qiáng)，亮度更高。
B、激光相位差不變，因此光束發(fā)散度極小，因此光型更能好控制，更合適車規(guī)的要求。
C、由于產(chǎn)生激光的激光二極管體積非常小，非常省電，所以避免了因LED大規(guī)模陣列式布置在燈具里，這樣可以使設(shè)計(jì)師們更加自由的設(shè)計(jì)燈具。
D、激光車燈的光線不是直接射出來的，而是經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)變換后才應(yīng)用到車燈上來的，這樣保證不會對人、動物燈造成傷害，滿足法規(guī)要求。
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