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(organicmirroradhesion)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。