LED 技術進步在車輛顯示與照明方面的應用(08-100)

　　這意味著大功率 LED 不能設計為沒有散熱功能的獨立工作型。表面貼裝 LED 通常貼裝在電路板上，每個陰極和陽極都有一個或多個連接。電路板上的電介質(zhì)通常導熱性較差。

　　圖4 典型 AlInGaP LED 的光強隨結溫的變化

　　對于小功率 (<0.25W) LED，電氣引線還具有導熱這一額外用途。在此類 LED 中，當工作負荷循環(huán)較低時，貼在 PCB 上的金屬銅便可提供所需的所有散熱性能，特別是達到甚至超過了廠商推薦的焊盤尺寸時。

　　對于大功率 LED，供應商通常在封裝底面直接安裝一個散熱墊，這樣便可將散熱墊連接到外部散熱器。2-watt OSRAM Golden DRAGON LED 就具有一個散熱墊(圖 5)，它可連接到外部散熱器，最大限度提高導熱性能。

　　圖 5 歐司郎光電半導體的 Golden DRAGON LED 透視圖和截面圖，顯示了散熱墊

　　增加散熱器的策略：為大功率 LED (<5W) 增加散熱器的最常見方法是使用金屬芯 PCB。

　　Golden DRAGON 的另一個散熱示例是在PCB 上安裝諸如 FR4 或柔性聚酰亞胺材料膜，這些膜與鋁片連接。測試顯示，通過用銅鉚釘將散熱墊與鋁片連接，可實現(xiàn)的耐熱等級 (0.6 K/W) 比沒有銅鉚釘 (9.5 K/W) 更好(圖 6)。

　　圖6 安裝在柔性電路板和與鋁散熱墊連接的 Golden Dragon LED 的熱剖面比較

　　這種方法比金屬芯 PCB 成本更低，而且散熱效率幾乎相同;特別適合需要多個 LED 的用途，如 BMW 6 系的尾燈組件(圖 7)。在連接有鋁片的柔性電路板上安裝 LED 的這種方法使得 3D 尾燈組件成為可能，這為汽車帶來了非常突出的造型特點。另一方面，金屬芯 PCB 通常在支持 3D 幾何形狀方面受到限制。

　　圖7 BMW 6系尾燈組件

　　光學設計：LED 汽車大燈是一種具有嚴格規(guī)定的應用，它即要為駕駛者的視野提供足夠的照明，同時又讓對面汽車的駕駛者不感到晃眼。OSTAR 所開發(fā)大燈的 LED 模塊采用 ThinGaN LED 技術。每個 OSTAR 模塊具有 5個 1-mm ThinGaN 晶片，在 700 ma 下能發(fā)出總量大于 600 流明的光亮(圖 8)。

　　在 GM Escalade Platinum(圖 10)中，每個近光大燈使用了 5 個 OSTAR 模塊，每個遠光大燈使用了 2 個。

　　每個 OSTAR 模塊還使用了特殊設計的玻璃投影透鏡，因為白光 LED 所產(chǎn)生的能量足以使大多數(shù)透明塑料透鏡材料退化(褐變)。

　　還使用了冷卻風扇來防止大燈組件內(nèi)熱量升高，因為普通的對流不足以應付。 [1]

　　近光大燈的 5 個模塊用于提供必要的彌散效果、顏色和亮度均勻性(圖 9)。

　　圖8 OSTAR大燈LED模塊(左)以及所搭配的玻璃投影透鏡(右)

　　圖9 HID與LED發(fā)光的比較

　　圖10 裝有全LED大燈的Cadillac Escalade Platinum