LED 技術(shù)進步在車輛顯示與照明方面的應(yīng)用(08-100)

　　LED 在剎車燈等彩色燈用途方面效率特別高。白熾燈需要使用濾光鏡來產(chǎn)生車輛所需的紅光和黃光，而LED 則已經(jīng)具備了外部信號燈所需的適當(dāng)顏色，不需要額外濾光，從而提高了效率(表 1)。

　　表 1 發(fā)光效能比較。

　　LED 技術(shù)的進步

　　本文所述的某些 LED 是基于新一代的高亮度薄膜 LED 技術(shù)。傳統(tǒng) LED 的襯底通常采用碳化硅、藍寶石或其他材料。這些襯底吸收了 LED 產(chǎn)生的一些光子，而降低了效率。在薄膜技術(shù)中，通過減少外延層的厚度，基本消除了晶片側(cè)面發(fā)光，也降低了由于內(nèi)部總反射而造成的損耗，從而將提取效率提高到超過 97%(圖 2)。除光提取效率提高之外，薄膜 LED 還可在更小的發(fā)光面積內(nèi)以更低的功耗產(chǎn)生兩倍高的亮度。薄膜 InGaN LED 也被命名為 ThinGaN。

　　圖2 傳統(tǒng)晶片與薄膜 LED 晶片的比較

　　薄膜 LED 晶片的制造

　　薄膜 LED 晶圓采用與傳統(tǒng) AlInGaP 和 InGaN 晶圓同樣的工藝制造，一個不同點就是在外延層下增加了犧牲層(圖 3)。晶圓被翻轉(zhuǎn)，粘在具有高反光鏡面的鍺載板上。然后，通過剝離，將原來的襯底去掉。剝離技術(shù)可采用化學(xué)或激光蝕刻法，這要看晶片用的是AlInGaP 還是InGaN材料。化合物晶圓采用傳統(tǒng)的金屬化工藝進行表面處理，然后被切成單個 LED 晶片并進行封裝。所得到的晶粒的發(fā)光層厚度不超過 10 微米，沒有側(cè)面發(fā)光，效率非常高。

　　圖3 薄膜LED工藝流程

　　重要的 LED 設(shè)計思考因素

　　* 良好的散熱設(shè)計，以達到 LED 的最高效率。

　　* 優(yōu)秀的光學(xué)設(shè)計，使光線高效地到達所需的位置。

　　* 適合的電子驅(qū)動電路，確保 LED 安全工作、高效且顏色控制準(zhǔn)確。

　　散熱設(shè)計

　　與傳統(tǒng)光源相同，LED 所消耗的絕大多數(shù)多余的電能會轉(zhuǎn)化為熱能。但是，與將熱量作為紅外輻射發(fā)散的白熾燈與鹵素?zé)艄庠床煌?，LED 散熱的主要機制是傳導(dǎo)。散熱非常重要，因為 LED 光輸出隨著結(jié)溫增高而降低(圖 4)。

　　LED 的壽命在高結(jié)溫長時間工作時也會縮短。因此，LED 燈設(shè)計中的散熱管理要比白熾燈設(shè)計更加關(guān)鍵，從而保證光輸出和產(chǎn)品壽命。