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ROHM的車載LED技術

2019年5月23日

1. 前言

如今,LED在各個領域中的應用已經司空見慣,在汽車領域也不例外,作爲刹車燈、車速表等指示燈光源,LED的應用正在逐年增加。(圖1)

圖1. 汽車內飾中采用LED的位置需

圖1. 汽車內飾中采用LED的位置

ROHM自1973年開始生産LED燈以來,在産品開發方面,已經連續45年處于行業領先地位。ROHM的最大優勢在于,能夠進行全面而嚴格的品質管理並利用垂直統合型生産體制(從元件制造階段開始就嚴格貫徹産品理念)進行獨有的産品開發。在LED開發過程中,也始終秉持ROHM“品質第一”的企業宗旨,比如采用在裝配工序易于制造的芯片設計,對超小型産品實施可追溯管理,按照車載級産品的品質要求進行流程管理等。ROHM非常重視生産技術和品質管理,從而能夠爲客戶提供小型化、高可靠性的獨創型LED産品,滿足客戶的多樣化需求。

 

2. 車速表指示燈光源用LED

近年來,車速表的指示燈光源采用小型LED燈的越來越多。但是,爲了適應汽車嚴苛的溫度變化,一般會設置一個空間來避免遮光壁和PCB板接觸,LED的光線從這個空間向相鄰部位“漏光”一直是亟需解決的課題。另外,隨著LED在各個領域的應用越來越廣泛,尤其是在使用環境嚴苛的汽車和工業設備領域,需要的是對于環境應力導致的經年老化已經采取對策、並具有高度可靠性的産品。
在這種背景下,ROHM面向可能在嚴苛環境下使用的汽車車速表的指示燈光源,開發出小型、高輸出的透鏡型表面貼裝LED“CSL0901/0902系列”。該系列産品具有以下三大特點:

① 解決使用小型LED時向相鄰部位漏光的問題
如前所述,傳統的車速表光源使用較大的反射式LED(3.5×2.8 t=1.9mm)。但是,隨著應用對節省空間的要求越來越高,已經開始探討使用更小型的LED。另一方面,普通的小型模塑LED的光源位置設計的很低,僅爲0.18mm,這個高度可能會導致向相鄰部位漏光。
對此,ROHM將光源的位置提高到0.49mm,解決了漏光問題。這使得小型LED能夠得以采用,與以往的反射式LED相比,體積僅爲1/18,從而非常有助于節省應用的空間。(圖2)

圖2. 通過調整光源位置,可防止漏光,且更節省空間

圖2. 通過調整光源位置,可防止漏光,且更節省空間

 

② 防止短波長高亮度産品高溫通電時的光衰
另外,汽車用LED要求即使在嚴苛的車載環境下也要具備穩定的光輸出性能。而另一方面,尤其是在藍色等短波長産品中,隨著亮度的提高,高溫狀態通電導致的光衰也已成爲亟需解決的課題。此次,采用ROHM新開發的模塑樹脂,使得即使短波長高亮度産品,也成功改善了高溫通電時的光衰問題。比如在藍色LED的高溫通電加速度試驗(Ta=85℃、IF=20mA、通電1000Hr)中,與以往産品相比,光通量改善了約80%。(圖3)

圖3. 高溫通電導致的光衰顯著改善

圖3. 高溫通電導致的光衰顯著改善

 

③ LED的抗硫化對策
爲了確保可靠性,抗硫化對策也是必不可缺的。因爲在惡劣的使用環境中,在使用電子元器件的汽車領域應用中,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,形成腐蝕並使其表面發黑變暗,這種硫化已成爲經年老化的主要原因。
此前,ROHM的車載LED與其他分立型産品一樣,滿足汽車電子産品可靠性的全球標准“AEC-Q101”,如今,正在對CSL090x系列進行評估,以滿足2017年3月起頒布執行的光電元器件專用標准“AEC-Q102※1”。新標准中也納入了抗硫化試驗相關內容,因此該系列産品也是該硫化試驗合格的産品。(圖4)

圖4. CSL090x系列的抗硫化對策效果

圖4. CSL090x系列的抗硫化對策效果

 

※1)AEC-Q102
AEC是Automotive Electronics Council的縮寫,是大型汽車制造商和美國大型電子元器件制造商聯手制定的汽車電子元器件的可靠性標准。Q102是專爲光電元器件制定的標准。

CSL090x系列的産品陣容
本系列産品陣容包括普通亮度的“CSL0901系列”和更高亮度“CSL0902系列”共18種機型。(圖5)

圖5. CSL090x系列的産品陣容

圖5. CSL090x系列的産品陣容

 

3. 汽車內飾照明光源用LED

隨著目標應用的多功能化,包括車速表在內的汽車內飾設備中,對于用來顯示圖標、並照亮整個面板的照明光源用的LED也要求小型化。
ROHM一直在推動適用于這類應用的LED開發。産品特點如下:

① 小型封裝,亮度更高
隨著目標應用的多功能化,LED的安裝空間逐年減少。另外,爲了提高設計靈活性,顯示部位呈現降低面板的透光率以使不亮燈時更暗的趨勢。因此,要求LED既要小型又要具備更高亮度。ROHM通過改善封裝形狀、反射器材質、框架形狀及表面鍍層等,不斷開發出小型且高亮度的LED。

② 精細的色度支持
照明光源由LED和導光板共同組成,以照亮整個面板。但是,當光通過導光板時,色調會因導光板的材質和形狀而變化。因此,所使用的LED需要針對每種應用進行精細地色度調整。ROHM通過精細控制元件和熒光粉,可顯著減少傳統的色度變化。
這使得汽車內飾照明光源曾經使用的大型封裝LED可以統一爲1608大小的小型封裝。(圖6)

圖6. 車載內飾照明光源LED的發展趨勢

圖6. 車載內飾照明光源LED的發展趨勢

 

4. 未來展望

如今,LED已經成爲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、環境照明、工業設備領域中各種設備的顯示面板的數字顯示和指示燈、消費電子産品領域中的功能顯示等,LED已被廣泛用于各種應用,預計未來LED的需求量將會進一步增長。
未來,ROHM將利用自身優勢-垂直統合型生産體制來確保可靠性,並面向海內外重視可靠性和設計靈活性等LED附加價值的應用,努力開發新産品。

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