ROHM的車載LED技術(shù)

1. 前言

如今，LED在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)司空見(jiàn)慣，在汽車領(lǐng)域也不例外，作為剎車燈、車速表等指示燈光源，LED的應(yīng)用正在逐年增加。（圖1）

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圖1. 汽車內(nèi)飾中采用LED的位置

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ROHM自1973年開(kāi)始生產(chǎn)LED燈以來(lái)，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面，已經(jīng)連續(xù)45年處于行業(yè)領(lǐng)先地位。ROHM的最大優(yōu)勢(shì)在于，能夠進(jìn)行全面而嚴(yán)格的品質(zhì)管理并利用垂直統(tǒng)合型生產(chǎn)體制（從元件制造階段開(kāi)始就嚴(yán)格貫徹產(chǎn)品理念）進(jìn)行獨(dú)有的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。在LED開(kāi)發(fā)過(guò)程中，也始終秉持ROHM“品質(zhì)第一”的企業(yè)宗旨，比如采用在裝配工序易于制造的芯片設(shè)計(jì)，對(duì)超小型產(chǎn)品實(shí)施可追溯管理，按照車載級(jí)產(chǎn)品的品質(zhì)要求進(jìn)行流程管理等。ROHM非常重視生產(chǎn)技術(shù)和品質(zhì)管理，從而能夠?yàn)榭蛻籼峁┬⌒突⒏呖煽啃缘莫?dú)創(chuàng)型LED產(chǎn)品，滿足客戶的多樣化需求。

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2. 車速表指示燈光源用LED

近年來(lái)，車速表的指示燈光源采用小型LED燈的越來(lái)越多。但是，為了適應(yīng)汽車嚴(yán)苛的溫度變化，一般會(huì)設(shè)置一個(gè)空間來(lái)避免遮光壁和PCB板接觸，LED的光線從這個(gè)空間向相鄰部位“漏光”一直是亟需解決的課題。另外，隨著LED在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是在使用環(huán)境嚴(yán)苛的汽車和工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，需要的是對(duì)于環(huán)境應(yīng)力導(dǎo)致的經(jīng)年老化已經(jīng)采取對(duì)策、并具有高度可靠性的產(chǎn)品。

在這種背景下，ROHM面向可能在嚴(yán)苛環(huán)境下使用的汽車車速表的指示燈光源，開(kāi)發(fā)出小型、高輸出的透鏡型表面貼裝LED“CSL0901/0902系列”。該系列產(chǎn)品具有以下三大特點(diǎn)：

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① 解決使用小型LED時(shí)向相鄰部位漏光的問(wèn)題

如前所述，傳統(tǒng)的車速表光源使用較大的反射式LED（3.5×2.8　t=1.9mm）。但是，隨著應(yīng)用對(duì)節(jié)省空間的要求越來(lái)越高，已經(jīng)開(kāi)始探討使用更小型的LED。另一方面，普通的小型模塑LED的光源位置設(shè)計(jì)的很低，僅為0.18mm，這個(gè)高度可能會(huì)導(dǎo)致向相鄰部位漏光。

對(duì)此，ROHM將光源的位置提高到0.49mm，解決了漏光問(wèn)題。這使得小型LED能夠得以采用，與以往的反射式LED相比，體積僅為1/18，從而非常有助于節(jié)省應(yīng)用的空間。（圖2）

圖2. 通過(guò)調(diào)整光源位置，可防止漏光，且更節(jié)省空間

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② 防止短波長(zhǎng)高亮度產(chǎn)品高溫通電時(shí)的光衰

另外，汽車用LED要求即使在嚴(yán)苛的車載環(huán)境下也要具備穩(wěn)定的光輸出性能。而另一方面，尤其是在藍(lán)色等短波長(zhǎng)產(chǎn)品中，隨著亮度的提高，高溫狀態(tài)通電導(dǎo)致的光衰也已成為亟需解決的課題。此次，采用ROHM新開(kāi)發(fā)的模塑樹(shù)脂，使得即使短波長(zhǎng)高亮度產(chǎn)品，也成功改善了高溫通電時(shí)的光衰問(wèn)題。比如在藍(lán)色LED的高溫通電加速度試驗(yàn)(Ta=85℃、IF=20ｍA、通電1000Hr）中，與以往產(chǎn)品相比，光通量改善了約80%。（圖3）

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圖3. 高溫通電導(dǎo)致的光衰顯著改善

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③? LED的抗硫化對(duì)策

為了確?？煽啃裕沽蚧瘜?duì)策也是必不可缺的。因?yàn)樵趷毫拥氖褂铆h(huán)境中，在使用電子元器件的汽車領(lǐng)域應(yīng)用中，空氣中的硫化氫（汽車和工廠排放的廢氣中也含有該成分）作用于銀等金屬材料的表面上，形成腐蝕并使其表面發(fā)黑變暗，這種硫化已成為經(jīng)年老化的主要原因。

此前，ROHM的車載LED與其他分立型產(chǎn)品一樣，滿足汽車電子產(chǎn)品可靠性的全球標(biāo)準(zhǔn)“AEC-Q101”，如今，正在對(duì)CSL090x系列進(jìn)行評(píng)估，以滿足2017年3月起頒布執(zhí)行的光電元器件專用標(biāo)準(zhǔn)“AEC-Q102^※1”。新標(biāo)準(zhǔn)中也納入了抗硫化試驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容，因此該系列產(chǎn)品也是該硫化試驗(yàn)合格的產(chǎn)品。（圖4）

圖4. CSL090x系列的抗硫化對(duì)策效果

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※1）AEC-Q102

AEC是Automotive Electronics Council的縮寫，是大型汽車制造商和美國(guó)大型電子元器件制造商聯(lián)手制定的汽車電子元器件的可靠性標(biāo)準(zhǔn)。Q102是專為光電元器件制定的標(biāo)準(zhǔn)。

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CSL090x系列的產(chǎn)品陣容

本系列產(chǎn)品陣容包括普通亮度的“CSL0901系列”和更高亮度“CSL0902系列”共18種機(jī)型。（圖5）

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圖5. CSL090x系列的產(chǎn)品陣容

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3. 汽車內(nèi)飾照明光源用LED

隨著目標(biāo)應(yīng)用的多功能化，包括車速表在內(nèi)的汽車內(nèi)飾設(shè)備中，對(duì)于用來(lái)顯示圖標(biāo)、并照亮整個(gè)面板的照明光源用的LED也要求小型化。

ROHM一直在推動(dòng)適用于這類應(yīng)用的LED開(kāi)發(fā)。產(chǎn)品特點(diǎn)如下：

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①??? 小型封裝，亮度更高

隨著目標(biāo)應(yīng)用的多功能化，LED的安裝空間逐年減少。另外，為了提高設(shè)計(jì)靈活性，顯示部位呈現(xiàn)降低面板的透光率以使不亮燈時(shí)更暗的趨勢(shì)。因此，要求LED既要小型又要具備更高亮度。ROHM通過(guò)改善封裝形狀、反射器材質(zhì)、框架形狀及表面鍍層等，不斷開(kāi)發(fā)出小型且高亮度的LED。

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②??? 精細(xì)的色度支持

照明光源由LED和導(dǎo)光板共同組成，以照亮整個(gè)面板。但是，當(dāng)光通過(guò)導(dǎo)光板時(shí)，色調(diào)會(huì)因?qū)Ч獍宓牟馁|(zhì)和形狀而變化。因此，所使用的LED需要針對(duì)每種應(yīng)用進(jìn)行精細(xì)地色度調(diào)整。ROHM通過(guò)精細(xì)控制元件和熒光粉，可顯著減少傳統(tǒng)的色度變化。

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這使得汽車內(nèi)飾照明光源曾經(jīng)使用的大型封裝LED可以統(tǒng)一為1608大小的小型封裝。（圖6）

圖6. 車載內(nèi)飾照明光源LED的發(fā)展趨勢(shì)

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4. 未來(lái)展望

如今，LED已經(jīng)成為我們生活中不可或缺的一部分。不僅汽車尾燈，還包括汽車儀表、環(huán)境照明、工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域中各種設(shè)備的顯示面板的數(shù)字顯示和指示燈、消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域中的功能顯示等，LED已被廣泛用于各種應(yīng)用，預(yù)計(jì)未來(lái)LED的需求量將會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)。

未來(lái)，ROHM將利用自身優(yōu)勢(shì)-垂直統(tǒng)合型生產(chǎn)體制來(lái)確?？煽啃裕⒚嫦蚝?nèi)外重視可靠性和設(shè)計(jì)靈活性等LED附加價(jià)值的應(yīng)用，努力開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。