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采用 LED 作为汽车照明可获得高度可靠性

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上传时间: 2007-08-08

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编者按:LED(发光二极管)的制造可以追述到上世纪 70年代初期,但直到最近几年,这项技术才得以显著发展。LED能够达到的最高光通量已经增加了几个数量级,从 70年代初期20mA下不到 0.01流明发展到现在 1流明以上。随着这些改进,LED的目标应用市场也得到了明显扩张。在 0.3流明或以上水平,LED开始成为白炽灯的实际替代品。LED能够提供许多优点,而其中最重要的就是高度可靠性。一般来说,现在 LED的寿命比任何使用它们的系统都长。

这个特性对汽车系统领域最具吸引,在这个领域,可靠性是既涉及安全性又能够避免昂贵维修费用的关键。所以汽车行业相对而言很迅速地采纳了在哪里都具实用性的 LED技术就丝毫不足为奇,事实上,汽车行业特定的需求也正在驱动 LED领域的进一步创新。

LED 亮度的演进

在 1970到 1995年间,LED一直在逐渐发展以期提供更高级别的亮度。但是,自从 90年代中期,伴随着蓝光和白光 LED的出现以及器件平均光亮度的成倍增加,LED创新的步伐才大大加快。

LED亮度的提高主要归功于基底材料的进步。从最初的磷砷化镓(GaAsP)产品开始,业界在70年代晚期转向掺杂氮的 GaAsP和镓磷(GaP),实现了最早的黄光和绿光 LED;随后利用单双异质砷铝化镓(GaAlAs)在 90年代初实现了超过 0.1流明的光通量。自 90初以来,各种铟镓组合成为更新颖、更明亮的彩色(包括蓝色)LED的基底材料。

尽管 LED经历了上述发展,但仍然存在几个问题,其中一个现象就是基底往往会吸收 LED产生的大部分光线。围绕这一问题有几种解决方法,Lumileds公司利用获得专利的透明铝铟磷化镓(AlInGaP)基底来攻克这个难题。另一种方法是在基底上添加 Bragg反射器光栅层,这样做所提供的 LED亮度是一个吸光基底所能提供的两倍,但是会损失所有以 90°角发射的
光线。Vishay公司利用一种有机镜面附着(OMA)技术对此方法进行了改进,该技术将一个镜面附着在硅基底上。所有到达镜面的光线从器件的正面反射,因而可以达到与利用透明基底相同的光亮级别,大约是标准 LED的四倍。

LED 的效率

LED不仅要变得明亮,还需要有效的工作。这意味着不仅要利用最小的损耗将电能转化为光,而且还要控制在器件中流动的电流所产生的热效应。LED面临的一个巨大挑战就是其结点温度(温度会随着施加电流的升高而上升)对 LED所发光的波长有直接的影响。简单地增加正向电流只能改变器件的颜色,并不能增加其亮度。因此,需要能以较低电流实现更高亮度的裸
片和封装技术。

Vishay公司借助一系列微型 PLCC封装来解决这个问题,PLCC封装可以高效散热,从而减轻由高电流引起的颜色变化。独特的 PLCC-3与工业标准 PLCC-4管脚兼容,它提供了很大的金属面积进行散热,因而能适应非常明亮的 LED(使用标准裸片,以高达 50mA的正向电流供电)。新的 TLMx320x系列器件采用 PLCC-3封装,其标称热阻值较低,只有 270k/W,此类器件可以利用较高的电流进行驱动,因而其 LED亮度是采用 PLCC-2封装的两倍。

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