芯片级LED性能研究

汽车照明背景

LED产业在过去近10年的发展突飞猛进，LED光源器件的性能呈台阶式上升且成本在不断下降，大部分光源领域基本上都被LED所取代。LED作为第四代光源，已经广泛应用在户内外照明、液晶背光、景观照明、移动照明等领域。随着人们消费理念的升级和近几年LED行业新技术与新材料的不断完善，LED汽车照明也逐渐迎来最佳发展期，从最先的内饰照明到后来的外部信号灯，再到最近这两年的前照明灯具，LED已经开始逐步取代传统的氙灯，开始覆盖中高端汽车照明市场，同时有向普通车型漫延的趋势。

汽车市场是个成熟的市场，全球的销量总体来说是稳步的增长，全球年增长约3－4％，全球年销量约8000万辆。汽车照明 LED的主要应用市场是取代传统的氙气灯，乃至卤素灯。由于传统的氙气灯亮度低、光效低、启动时间长，而LED体积小、亮度高、光效高、易于配光且成本在慢慢降低，使得氙气灯在这几年被LED加速取代。

据相关机构研究数据显示，2017年中国汽车照明行业用 LED 封装市场规模已达7．4亿美元，同比增长速率已超过 17％。受惠于LED渗透率持续攀升，预计2018年中国汽车照明用LED封装市场规模将达9．2亿美元。借此东风，不少中国本土厂商着力布局汽车照明供应链，尤其是前装市场 （OE－original Equipment）的布局，这将力改过去国内LED汽车照明市场被国际巨头长年垄断的不利局面。在此背景下，国内不少企业纷纷涌入LED汽车照明市场。

目前车规级LED厂商的整体现状

由于汽车照明的高性能，高可靠性要求，以及汽车行业的相对封闭性等情况，现阶段 Lumileds与osram占有前大灯市场80％以上；三星的主要市场在韩国，占10％；其余市场为日亚与台湾厂家瓜分；国内厂家近年来逐步推出相关产品，试图进入该市场。

因汽车大灯对技术、可靠性及使用的环境要求非常高，  因此在设计产品时需要注重以下内容：

单颗芯片的大小一般为38～40mil，驱动电流1A到1．2A，预计可增大至60mil，以便通更大的电流。

前大灯普遍为1～6晶车灯，单个LED光通量一般为1000～1600lm，未来目标光通量为 2000lm。

芯片的固晶方式，都为共晶，增大芯片与底板的接触面，减小热阻，X－ray全检虚焊空洞率。

由于发热大，产品的芯片贴陶瓷荧光膜片，以防温度过高，膜片移动或是损坏。

LED车灯的基板为陶瓷氮化铝基板，散热效果好，基板金属部分镀金，基板稳定性能好。

光源芯片之间间距小，采用耐高温荧光片及高反射白色复合材料，单面出光。易于配光，明暗截止线清晰，无暗区，照度高。特殊的高电流密度、高光密度外延结构和芯片结构设计。齐纳二极管保护，静电防护10KV。采用耐高温荧光片及白色复合材料。

基板采用Laser Mark识别，可追踪每一颗芯片、荧光片、机台等重点信息。

产品可靠性满足AEc－Q101要求。

图 2．1 从左到右：国内某厂产品，X－Ray 检验，Laser Mark 识别

图 2．2 LED封装器件中ESD保护

从欧司朗、亮锐、日亚、三星及晶能光电这些产品的光电性能来看，在同一条件下，产品基本上差别不大。但是欧司朗、亮锐产品发光中心一致性好，要求荧光片位偏小，而日亚采用的是长条形的荧光片，这样的好处是无暗区，明暗截止线好。而国内厂家在这方面要稍差点，另在同等尺寸芯片下，亮度要比外国差 5～8％，所以国内厂家会通过增大尺寸来提高产品亮度，但是增大尺寸又会造成远光照度不够等问题。

任何一个车规级LED制造厂商，产品都要有非常严格的可靠性验证，尤其是供给前装车灯厂，产品必须要过车规级可靠性验证－AEc－Q101， 产品可靠性验证项目如下：