ROHM的車載LED技術(shù)

1. 前言

如今，LED在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)司空見慣，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）

圖1. 汽車內(nèi)飾中采用LED的位置

ROHM自1973年開始生產(chǎn)LED燈以來，在產(chǎn)品開發(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（從元件制造階段開始就嚴(yán)格貫徹產(chǎn)品理念）進(jìn)行獨(dú)有的產(chǎn)品開發(fā)。在LED開發(fā)過程中，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)，對超小型產(chǎn)品實(shí)施可追溯管理，按照車載級產(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?、高可靠性的?dú)創(chuàng)型LED產(chǎn)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，為了適應(yīng)汽車嚴(yán)苛的溫度變化，一般會設(shè)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(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，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，需要的是對于環(huán)境應(yīng)力導(dǎo)致的經(jīng)年老化已經(jīng)采取對策、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)：

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(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)用對節(jié)省空間的要求越來越高，已經(jīng)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(shè)計(jì)的很低，僅為0.18mm，這個高度可能會導(dǎo)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. 通過調(diào)整光源位置，可防止漏光，且更節(jié)省空間

①防止短波長高亮度產(chǎn)品高溫通電時的光衰

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新開發(fā)的模塑樹脂，使得即使短波長高亮度產(chǎn)品，也成功改善了高溫通電時的光衰問題。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）

圖3. 高溫通電導(dǎo)致的光衰顯著改善

①LED的抗硫化對策

為了確保可靠性，抗硫化對策也是必不可缺的。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CSL090x系列進(jìn)行評估，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(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)。

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）

圖5. CSL090x系列的產(chǎn)品陣容

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，對于用來顯示圖標(biāo)、并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(yīng)用的LED開發(fā)。產(chǎn)品特點(diǎn)如下：

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(zhì)、框架形狀及表面鍍層等，不斷開發(fā)出小型且高亮度的LED。

②精細(xì)的色度支持

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

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

4. 未來展望

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LED的需求量將會進(jìn)一步增長。

未來，ROHM將利用自身優(yōu)勢-垂直統(tǒng)合型生產(chǎn)體制來確保可靠性，并面向海內(nèi)外重視可靠性和設(shè)計(jì)靈活性等LED附加價值的應(yīng)用，努力開發(fā)新產(chǎn)品。