ROHM的车载LED技术

1、前言

如今,LED在各个领域中的应用已经司空见惯,在汽车领域也不例外,作为刹车灯、车速表等指示灯光源,LED的应用正在逐年增加。

图1. 汽车内饰中采用LED的位置

ROHM自1973年开始生产LED灯以来,在产品开发方面,已经连续45年处于行业领先地位。ROHM的最大优势在于,能够进行全面而严格的品质管理并利用垂直统合型生产体制(从元件制造阶段开始就严格贯彻产品理念)进行独有的产品开发。在LED开发过程中,也始终秉持ROHM“品质第一”的企业宗旨,比如采用在装配工序易于制造的芯片设计,对超小型产品实施可追溯管理,按照车载级产品的品质要求进行流程管理等。ROHM非常重视生产技术和品质管理,从而能够为客户提供小型化、高可靠性的独创型LED产品,满足客户的多样化需求。

2、车速表指示灯光源用LED

近年来,车速表的指示灯光源采用小型LED灯的越来越多。但是,为了适应汽车严苛的温度变化,一般会设置一个空间来避免遮光壁和PCB板接触,LED的光线从这个空间向相邻部位“漏光”一直是亟需解决的课题。另外,随着LED在各个领域的应用越来越广泛,尤其是在使用环境严苛的汽车和工业设备领域,需要的是对于环境应力导致的经年老化已经采取对策、并具有高度可靠性的产品。

在这种背景下,ROHM面向可能在严苛环境下使用的汽车车速表的指示灯光源,开发出小型、高输出的透镜型表面贴装LED“CSL0901/0902系列”。该系列产品具有以下三大特点:

①解决使用小型LED时向相邻部位漏光的问题

如前所述,传统的车速表光源使用较大的反射式LED(3.5×2.8 t=1.9mm)。但是,随着应用对节省空间的要求越来越高,已经开始探讨使用更小型的LED。另一方面,普通的小型模塑LED的光源位置设计的很低,仅为0.18mm,这个高度可能会导致向相邻部位漏光。

对此,ROHM将光源的位置提高到0.49mm,解决了漏光问题。这使得小型LED能够得以采用,与以往的反射式LED相比,体积仅为1/18,从而非常有助于节省应用的空间。(图2)

图2. 通过调整光源位置,可防止漏光,且更节省空间

②防止短波长高亮度产品高温通电时的光衰

另外,汽车用LED要求即使在严苛的车载环境下也要具备稳定的光输出性能。而另一方面,尤其是在蓝色等短波长产品中,随着亮度的提高,高温状态通电导致的光衰也已成为亟需解决的课题。此次,采用ROHM新开发的模塑树脂,使得即使短波长高亮度产品,也成功改善了高温通电时的光衰问题。比如在蓝色LED的高温通电加速度试验(Ta=85℃、IF=20mA、通电1000Hr)中,与以往产品相比,光通量改善了约80%。(图3)

图3. 高温通电导致的光衰显著改善

③LED的抗硫化对策

为了确保可靠性,抗硫化对策也是必不可缺的。因为在恶劣的使用环境中,在使用电子元器件的汽车领域应用中,空气中的硫化氢(汽车和工厂排放的废气中也含有该成分)作用于银等金属材料的表面上,形成腐蚀并使其表面发黑变暗,这种硫化已成为经年老化的主要原因。

此前,ROHM的车载LED与其他分立型产品一样,满足汽车电子产品可靠性的全球标准“AEC-Q101”,如今,正在对CSL090x系列进行评估,以满足2017年3月起颁布执行的光电元器件专用标准“AEC-Q102※1”。新标准中也纳入了抗硫化试验相关内容,因此该系列产品也是该硫化试验合格的产品。(图4)

图4. CSL090x系列的抗硫化对策效果

※1)AEC-Q102

AEC是Automotive Electronics Council的缩写,是大型汽车制造商和美国大型电子元器件制造商联手制定的汽车电子元器件的可靠性标准。Q102是专为光电元器件制定的标准。

CSL090x系列的产品阵容

本系列产品阵容包括普通亮度的“CSL0901系列”和更高亮度“CSL0902系列”共18种机型。(图5)

图5. CSL090x系列的产品阵容

3、汽车内饰照明光源用LED

随着目标应用的多功能化,包括车速表在内的汽车内饰设备中,对于用来显示图标、并照亮整个面板的照明光源用的LED也要求小型化。

ROHM一直在推动适用于这类应用的LED开发。产品特点如下:

①小型封装,亮度更高

随着目标应用的多功能化,LED的安装空间逐年减少。另外,为了提高设计灵活性,显示部位呈现降低面板的透光率以使不亮灯时更暗的趋势。因此,要求LED既要小型又要具备更高亮度。ROHM通过改善封装形状、反射器材质、框架形状及表面镀层等,不断开发出小型且高亮度的LED。

②精细的色度支持

照明光源由LED和导光板共同组成,以照亮整个面板。但是,当光通过导光板时,色调会因导光板的材质和形状而变化。因此,所使用的LED需要针对每种应用进行精细地色度调整。ROHM通过精细控制元件和荧光粉,可显著减少传统的色度变化。

这使得汽车内饰照明光源曾经使用的大型封装LED可以统一为1608大小的小型封装。(图6)

图6. 车载内饰照明光源LED的发展趋势

4、未来展望

如今,LED已经成为我们生活中不可或缺的一部分。不仅汽车尾灯,还包括汽车仪表、环境照明、工业设备领域中各种设备的显示面板的数字显示和指示灯、消费电子产品领域中的功能显示等,LED已被广泛用于各种应用,预计未来LED的需求量将会进一步增长。

未来,ROHM将利用自身优势-垂直统合型生产体制来确保可靠性,并面向海内外重视可靠性和设计灵活性等LED附加价值的应用,努力开发新产品。