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中国汽车照明光源技术现状与发展趋势

导读: LED产业在过去近10年的发展突飞猛进,LED光源器件的性能呈台阶式上升且成本在不断下降,大部分光源领域基本上都被LED所取代。

芯片级LED性能研究

汽车照明背景

LED产业在过去近10年的发展突飞猛进,LED光源器件的性能呈台阶式上升且成本在不断下降,大部分光源领域基本上都被LED所取代。LED作为第四代光源,已经广泛应用在户内外照明、液晶背光、景观照明、移动照明等领域。随着人们消费理念的升级和近几年LED行业新技术与新材料的不断完善,LED汽车照明也逐渐迎来最佳发展期,从最先的内饰照明到后来的外部信号灯,再到最近这两年的前照明灯具,LED已经开始逐步取代传统的氙灯,开始覆盖中高端汽车照明市场,同时有向普通车型漫延的趋势。

汽车市场是个成熟的市场,全球的销量总体来说是稳步的增长,全球年增长约3-4%,全球年销量约8000万辆。汽车照明 LED的主要应用市场是取代传统的氙气灯,乃至卤素灯。由于传统的氙气灯亮度低、光效低、启动时间长,而LED体积小、亮度高、光效高、易于配光且成本在慢慢降低,使得氙气灯在这几年被LED加速取代。

据相关机构研究数据显示,2017年中国汽车照明行业用 LED 封装市场规模已达7.4亿美元,同比增长速率已超过 17%。受惠于LED渗透率持续攀升,预计2018年中国汽车照明用LED封装市场规模将达9.2亿美元。借此东风,不少中国本土厂商着力布局汽车照明供应链,尤其是前装市场 (OE-original Equipment)的布局,这将力改过去国内LED汽车照明市场被国际巨头长年垄断的不利局面。在此背景下,国内不少企业纷纷涌入LED汽车照明市场。

目前车规级LED厂商的整体现状

由于汽车照明的高性能,高可靠性要求,以及汽车行业的相对封闭性等情况,现阶段 Lumileds与osram占有前大灯市场80%以上;三星的主要市场在韩国,占10%;其余市场为日亚与台湾厂家瓜分;国内厂家近年来逐步推出相关产品,试图进入该市场。

概述目前车规级LED厂商推出的各产品现状

因汽车大灯对技术、可靠性及使用的环境要求非常高,  因此在设计产品时需要注重以下内容:

单颗芯片的大小一般为38~40mil,驱动电流1A到1.2A,预计可增大至60mil,以便通更大的电流。

前大灯普遍为1~6晶车灯,单个LED光通量一般为1000~1600lm,未来目标光通量为 2000lm。

芯片的固晶方式,都为共晶,增大芯片与底板的接触面,减小热阻,X-ray全检虚焊空洞率。

由于发热大,产品的芯片贴陶瓷荧光膜片,以防温度过高,膜片移动或是损坏。

LED车灯的基板为陶瓷氮化铝基板,散热效果好,基板金属部分镀金,基板稳定性能好。

光源芯片之间间距小,采用耐高温荧光片及高反射白色复合材料,单面出光。易于配光,明暗截止线清晰,无暗区,照度高。特殊的高电流密度、高光密度外延结构和芯片结构设计。齐纳二极管保护,静电防护10KV。采用耐高温荧光片及白色复合材料。

基板采用Laser Mark识别,可追踪每一颗芯片、荧光片、机台等重点信息。

产品可靠性满足AEc-Q101要求。

中国汽车照明光源技术现状与发展趋势

图 2.1 从左到右:国内某厂产品,X-Ray 检验,Laser Mark 识别

中国汽车照明光源技术现状与发展趋势

图 2.2 LED封装器件中ESD保护

中国汽车照明光源技术现状与发展趋势

欧司朗、亮锐、日亚、三星及晶能光电这些产品的光电性能来看,在同一条件下,产品基本上差别不大。但是欧司朗、亮锐产品发光中心一致性好,要求荧光片位偏小,而日亚采用的是长条形的荧光片,这样的好处是无暗区,明暗截止线好。而国内厂家在这方面要稍差点,另在同等尺寸芯片下,亮度要比外国差 5~8%,所以国内厂家会通过增大尺寸来提高产品亮度,但是增大尺寸又会造成远光照度不够等问题。

任何一个车规级LED制造厂商,产品都要有非常严格的可靠性验证,尤其是供给前装车灯厂,产品必须要过车规级可靠性验证-AEc-Q101, 产品可靠性验证项目如下:

中国汽车照明光源技术现状与发展趋势

车规级LED器件厂商的发展趋势预测

1、后装市场所用的LED灯逐步开始沿着前装车灯的设计去开发。

2、世界一流的LED厂家开始采用中小功率的CSP组成模组的形式去实现智能化前照灯,未来智能大灯的实现需要每个芯片的可以单独控制亮灭以实现不同路况环境下的不同需求。

3、一流厂商也开始从制造LED光源迈入开发一体化模组、透镜及整套灯具。

4、一些高端市场的车将开始采用激光大灯来替代LED灯。

激光大灯有几项非常好的优点:

A、激光是一种相干光源、一种波长、单色光源,这样使照度更强,亮度更高。

B、激光相位差不变,因此光束发散度极小,因此光型更能好控制,更合适车规的要求。

C、由于产生激光的激光二极管体积非常小,非常省电,所以避免了因LED大规模阵列式布置在灯具里,这样可以使设计师们更加自由的设计灯具。

D、激光车灯的光线不是直接射出来的,而是经过光学系统变换后才应用到车灯上来的,这样保证不会对人、动物灯造成伤害,满足法规要求。

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