从汽车前大灯看强光LED不同封装形式的优缺点

▲ 图五：采用2016-LEDs 制造的汽车前大灯灯泡。【拍摄自外购产品】

　　图五为用2016-LEDs 制造的汽车前大灯灯泡，其特点是把外形尺寸为2mmx1.6mm 的LEDs 呈线性排列贴布在汽车前大灯的灯板上。目前主要是采用Philips Lumileds 的LUXEON Z 和ZES。 2016-LEDs 原设计是用于闪光灯，属于小尺寸、大电流、高可靠强光LED 光源。为确保在大功率使用条件下有足够的光效、良好的导热以及能把发光角度控制在120°以内，2016-LEDs 往往采用大尺寸倒装、垂直或薄膜倒装芯片加陶瓷基板封装技术，其制造成本与使用成本都比较高。目前，2016-LEDs主要用于制造高端LED 汽车前大灯灯泡。2016-LEDs 的主要供应商有美国Philips Lumileds、韩国三星、台湾亿光、深圳大道半导体、广州鸿利、广州晶科、江西晶能等。

　　以小尺寸为特点的CSP-LEDs 也被应用到LED 汽车前大灯。目前，CSP-LEDs 的种类比较多，制作工艺与技术也千差万别，目前主要以五面发光的CSP-LEDs 为主。因为CSP-LEDs 上的荧光胶层是立体包裹在倒装芯片的四周，粘着性比较差，在固晶和回流焊过程中，任何机械碰撞，熔锡作用和热膨胀系数差异都会导致荧光胶层从倒装芯片上脱落而失效。

　　显然，相比2016-LEDs，CSP-LEDs 不太适合用于制作高可靠的汽车前大灯。目前，CSP-LEDs 的国内外主要供应商有韩国三星与首尔、台湾晶电、深圳东昊光、中山立体光电等。

　　▲图六：用深圳大道半导体制造的CSP-COBs 改装图四所示的用大功率LEDs 制造的汽车前大灯。【拍摄自改装的外购产品】

　　图六为采用CSP-COBs 制造的汽车前大灯灯泡。CSP-COBs 是先把倒装芯片呈线性排列贴布在氮化铝陶瓷基板表面上，然后再用喷涂的方法把荧光胶立体包裹在倒装芯片四周，其外形与贴布在线路板表面的CSP-LEDs 相类似，故可称之为CSP-COBs。

　　CSP-COBs 中，倒装芯片与氮化铝陶瓷基板的完美组合使得CSP-COBs 具有最低的导热热阻，可允许工作的电流密度很高。呈线性紧密排布的倒装芯片在CSP-COBs 上形成的发光区域不仅不会产生暗区，中心亮度很高，而且在照射表面的中心照度也很高。装入汽车前大灯后，由于没有杂散光浪费，光通量的利用率很高。一般，用光通量仅为1200-1500LM的CSP-COBs 作为光源的汽车前大灯的中心照度就能达到用光通量超过2000LM 的大功率陶瓷基LEDs 作为光源的汽车前大灯的中心照度，减少的热量超过20%。

　　此外，CSP-COBs 的基板尺寸通常为5mmx5mm 或7mmx7mm，背面有电极焊垫与散热焊垫，其尺寸与CREE XHP50 和XHP70 完全相同。使用时，5050 和7070 CSP-COBs 可以分别直接替换CREEXHP50和XHP70，无需变更原来的线路板与灯体设计。因为CSP-COBs背面的散热焊垫面积很大，即使把CSP-COBs 焊接到用常规覆铜金属基板制造的汽车前大灯线路板上，也不会出现线路板烧毁问题，可靠性很高。

　　CSP-COBs 表面没有模压成形的透镜，使得其光形更加接近卤素灯和氙气灯，投射出来的光形与光强分布更加相近。因为没有模压成形的透镜保护，包裹在倒装芯片表面的荧光胶层相对透镜比较容易受到损失，有些产品还很容易脱落，使得CSP-COBs 在固晶回流时的良率比较低。装灯时也要注意避免触摸CSP-COBs 的发光区表面。

　　目前，CSP-COBs 的主要供应商有深圳福仑德、广州添鑫、深圳大道半导体、大连德豪润达等。深圳大道半导体生产的CSP-COBs 的胶层粘着力相对比较强，不易损伤，发光角度相对小3-5°，使得在相同光通量下的中心照度较高。在5050 和7070 的基础上，最近市场相继推出了3570 和1860 等产品。

　　缩小基板尺寸可以降低CSP-COBs 的制造成本，但不能给汽车前大灯在性能和用户体验上有所改善。缩小的尺寸不仅需要变更线路板设计，更重要的是随着散热焊垫面积的减半，其热阻随之翻倍，影响发光区热量向散热器的传导效率。当基板尺寸与芯片尺寸相近时，由于荧光胶包裹层非常接近基板边缘，其粘接牢固度与抗硫化能力都会受到影响。显而易见，CSP-COBs 如采用太小的基板尺寸将不利于导热和产品可靠性。

　　▲ 图七：左图为Osram汽车前大灯专用模组，右图为Philips汽车前大灯专用模组。【Osram和Philips】

　　图七是OSRAM 和Philips 的汽车前大灯专用LED 模组，主要应用于前装市场和本身就是以汽车前大灯专用LED 模组设计的汽车前大灯的汽配与后装市场。主要供应商有德国OSRAM，美国Philips Lumileds，韩国LG、日本日亚等，其中，OSRAM 和LG 采用了UX3 垂直芯片、Philips Lumileds 采用了TFFC 薄膜

倒装芯片、日亚采用了倒装芯片加围坝与荧光玻璃等