LED 在汽车应用中的新方向

自 20 世纪 70 年代早期便已开始制造 LED，但在最近几年中，该技术的发展速度已显著提高。LED 的最大可用亮度已增加了多个数量级，从 20 世纪 70 年代早期 20mA 时的 0.01 流明开始，达到了目前 1 流明以上。凭借这些改进，LED 的目标应用也得到了极大拓宽。由于发光度高出 0.3 流明左右，LED 开始成为白炽灯的实际替代产品。它们也同样具有很多优势，其中一个重要优势是它们非常可靠。总之，当今 LED 的寿命将远远超过使用它们的任何系统本身。 

这种特性最适用于汽车系统，在汽车系统中，高可靠性可确保安全以及避免昂贵的维修。因此，汽车行业已相对快速地转向了在任何可行的情况下均采用 LED 技术，实际上，凭借特殊要求，汽车行业正在进一步推动 LED 领域的创新。

LED 亮度的发展

在 1970 年与 1995 年之间，LED 逐步发展到可提供更高级别的亮度。但自 20 世纪 90 年代中期，随着蓝色及白色 LED 的创新以及这些器件平均亮度的加倍，创新的步法已在加速。

LED 亮度的改进主要归因于底板材料的进步。从首款磷砷化镓 (GaAs) 产品开始，20 世纪 70 年代末期该行业转向了使用掺氮 GaAsP 及 GaP，并且制造了首款黄色及绿色 LED，然后在 20 世纪 90 年代早期利用单异性及双异性 GaAlAs 实现了超过 0.1 流明的发光度。自 20 世纪 90 年代早期，铟与镓的各种组合已作为更新、更亮的多种颜色（包括蓝色）LED 的底板。 

尽管取得了这些进步，但仍然有许多问题，例如底板常常会过多地吸收由 LED 产生的光。为规避这一问题已采用了多种方法。Lumiled 通过使用透明 AlInGaP 底板，攻克了这一问题。另一个方法是，在底板上添加 Bragg 反射层。这种方法实现的亮度是采用吸光性底板的 LED 亮度的两倍，但以 90°角射出的任何光均会消失。Vishay 已利用 OMA (organic mirror adhesion) 技术改进了这种解决方法，在该技术中，镜面覆盖在硅底板上。照射到镜面上的所有光线均从该器件的正面反射出来，从而实现了与使用透明底板方法所实现的相同级别的亮度，或者说，其亮度比标准 LED 高四倍。

LED 效率

LED 不仅仅需要明亮；它们还需要有效工作。这意味着，不仅要以最少的损失将电能转换成光，而且还要控制在该器件中运行的电流产生的热效应。有关 LED 的巨大挑战是，它们的结温（当应用更多电流时结温会升高）会直接影响它们产生的光的波长。因此，仅增加正向电流只能改变器件发光的颜色，而不会使其更加明亮。因此，需要能够以更少电流实现更高亮度的片芯及封装技术。 

Vishay 已利用一系列超薄 PLCC 封装解决了该问题，这些封装的散热效率非常高，因此可减少由更高电流导致的颜色变化问题。这种专用的 PLCC-3 可与业界标准 PLCC-4 实现衬垫兼容，并且具有可扩散热量的大块金属面，因此可实现使用标准片芯并且通过 50mA 正向电流供电的超亮 LED。新型 TLMx320x 系列中的器件采用额定热阻低至 270k/W 的 PLCC-3 封装，这些器件可由更高的电流加以驱动，可实现比采用 PLCC-2 封装的同类 LED 高一倍的亮度。

汽车市场中的 LED

LED 正在顺利替代汽车中的白炽灯，以用于汽车的内外部照明。设备故障率（允许的最大故障率一般每 1,000 万件为 0.1）以及亮度及颜色必须符合严格的质量要求。当多个 LED 装配在一起并用于仪表盘照明、仪表组或娱乐系统控制时，颜色及亮度的一致性显然非常重要；被照明区域的亮度始终需要一致，并且没有任何阴影。但在汽车系统中，由于目前 LED 已成为汽车内饰的颜色方案的一部分，并且也是各制造商如何打造汽车品牌的重要部分，因此对一致性的需求超出了纯粹的审美要求。这意味着，LED 针对指定汽车制造而产生及提供的波长，其变化量仅限于肉眼感觉不到的程度，一般来说仅几纳米。

汽车制造商希望使用独特的 LED 颜色来打造自己的产品品牌，实际上，这一愿望已产生了对提供“随需应变颜色”的高级专业技能的需求，这需要日益复杂的 LED 产品，在这些产品中，不同颜色的 LED 片芯需要结合在同一封装中。由于肉眼对颜色的感觉取决于颜色的强度，这产生了它自身的设计挑战，在同一强度上，色谱更高端的颜色（例如黄色）常常会盖过较低端的颜色（例如蓝色）。例如，要创建纯绿色的 LED，蓝色元件的光强度必须是黄色元件光强度的两倍左右。

外部照明需要极高的亮度 － 因为刹车灯以及中央高位刹车灯 (CHMSL) 必须在黑天后以及在白昼能被肉眼所看到 － 直到OMA 技术的出现 Vishay 才能够提供所需的亮度。现在，这些要求规定的范围为 17cd/m2（尾灯）至 980cd/m2（转向信号灯的白天使用）。在每种情况下均需要使用多个 LED 来实施每一个这样的功能；例如，在最新款大众车型上，尾灯及中央高位刹车灯需要使用 148 个 LED。在同一汽车的尾灯装置中，相同的 LED 从红色切换到黄色，这主要取决于它们是用于发出转向信号还是作为刹车灯。自适应刹车灯是最近已被认可用于欧洲的另一种流行的 LED 应用，在这种应用中，根据驾驶者是正常踩刹车还是猛地踩刹车，刹车灯区域的较小部分或较大部分会亮起。

与白炽灯相比，LED 是很少需要维护的器件；凭借 50,000 小时的典型使用寿命，LED 的寿命将超过任何安装它的汽车本身。对于驾驶者来说，这意味着所需的维护成本更低，因为永远无需更换灯泡，而且使用 LED 器件照明来替代传统的前照灯消除了在底盘上额外开口的需要，避免了有害湿气的进入，从而有助于汽车的整体保养。

就地区而言，欧洲在将 LED 用于汽车应用方面占据领先，该地区 80% 以上的新车采用了一些 LED 元件。而对于日本，可比数字为 30%，北美地区仅为 5%。但在未来五年内，我们很可能会看到 LED 在美国及日本的普及率将达到与欧洲相同的水平。同时，LED 正在不断改进。2005 年推出的下一代器件将在每器件的最大亮度方面再翻一番，这意味着更适用于汽车外部照明系统等应用，实现相同的整体亮度需要的器件数将更少。尽管 LED 的亮度正在快速提高，但这些器件的价格相对稳定，因此使用更多 LED 所需的成本仍将会非常低。