LED 技术进步在车辆显示与照明方面的应用(08-100)

　　LED 在刹车灯等彩色灯用途方面效率特别高。白炽灯需要使用滤光镜来产生车辆所需的红光和黄光，而LED 则已经具备了外部信号灯所需的适当颜色，不需要额外滤光，从而提高了效率(表 1)。

　　表 1 发光效能比较。

　　LED 技术的进步

　　本文所述的某些 LED 是基于新一代的高亮度薄膜 LED 技术。传统 LED 的衬底通常采用碳化硅、蓝宝石或其他材料。这些衬底吸收了 LED 产生的一些光子，而降低了效率。在薄膜技术中，通过减少外延层的厚度，基本消除了晶片侧面发光，也降低了由于内部总反射而造成的损耗，从而将提取效率提高到超过 97%(图 2)。除光提取效率提高之外，薄膜 LED 还可在更小的发光面积内以更低的功耗产生两倍高的亮度。薄膜 InGaN LED 也被命名为 ThinGaN。

　　图2 传统晶片与薄膜 LED 晶片的比较

　　薄膜 LED 晶片的制造

　　薄膜 LED 晶圆采用与传统 AlInGaP 和 InGaN 晶圆同样的工艺制造，一个不同点就是在外延层下增加了牺牲层(图 3)。晶圆被翻转，粘在具有高反光镜面的锗载板上。然后，通过剥离，将原来的衬底去掉。剥离技术可采用化学或激光蚀刻法，这要看晶片用的是AlInGaP 还是InGaN材料。化合物晶圆采用传统的金属化工艺进行表面处理，然后被切成单个 LED 晶片并进行封装。所得到的晶粒的发光层厚度不超过 10 微米，没有侧面发光，效率非常高。

　　图3 薄膜LED工艺流程

　　重要的 LED 设计思考因素

　　* 良好的散热设计，以达到 LED 的最高效率。

　　* 优秀的光学设计，使光线高效地到达所需的位置。

　　* 适合的电子驱动电路，确保 LED 安全工作、高效且颜色控制准确。

　　散热设计

　　与传统光源相同，LED 所消耗的绝大多数多余的电能会转化为热能。但是，与将热量作为红外辐射发散的白炽灯与卤素灯光源不同，LED 散热的主要机制是传导。散热非常重要，因为 LED 光输出随着结温增高而降低(图 4)。

　　LED 的寿命在高结温长时间工作时也会缩短。因此，LED 灯设计中的散热管理要比白炽灯设计更加关键，从而保证光输出和产品寿命。