Kfz-Vorwärtsbeleuchtung – OBF X

Automobil-LEDs haben sich seit mehreren Jahren im Premium-Segment des Marktes für die Vorwärtsbeleuchtung bewährt. Im Vergleich zur traditionellen Halogenlampentechnologie, die zu Beginn des 21. Jahrhunderts den Scheinwerfermarkt dominierte, weisen LEDs Folgendes auf:

• Bieten eine höhere Effizienz und tragen dazu bei, den Kraftstoff- oder Stromverbrauch eines Fahrzeugs zu senken
• Sorgen Sie für eine viel längere – tatsächlich nahezu unbegrenzte – Betriebslebensdauer, vermeiden Sie den regelmäßigen Austausch der Lampe und verringern Sie das Risiko, mit einer ausgefallenen Lampe zu fahren
• Bieten Sie mehr Flexibilität, um das Design des Scheinwerfers zu differenzieren. Automobilhersteller können mit LED-basierten Scheinwerfern ein einzigartiges Design kreieren, das den Charakter des Fahrzeugs und die Marke des Herstellers widerspiegelt (siehe Abb. 1).
• Ermöglichen Sie eine präzisere Strahlsteuerung bei Scheinwerferdesigns auf Projektionslinsenbasis

Abb. 1: Vorwärtsbeleuchtung

Der Wert von Effizienz, Leistung und Designfreiheit gilt für Mittelklasse- und Budgetfahrzeuge ebenso wie für Premiumautos. Allerdings haben sich die Systemkosten als Hindernis für die Einführung erwiesen: Die herkömmliche Vorwärtsbeleuchtung auf Halogenbasis profitiert von langjährigen Skaleneffekten und niedrigen Stückkosten.

Doch nun markiert die Einführung der neuen, hocheffizienten Automotive-LEDs, der OSLON® Black Flat X-Serie von ams OSRAM, die Überschreitung einer Kosten-Leistungs-Grenze. Diese neue LED erreicht einen noch höheren Lichtstrom und eine höhere Effizienz als frühere OSLON Black Flat-Produkte. Dadurch können Automobilhersteller den Materialaufwand und die Anzahl der Komponenten in einer Frontbeleuchtungseinheit so erheblich reduzieren, dass die Kosten eines LED-basierten Scheinwerfers mit denen einer herkömmlichen Halogeneinheit konkurrenzfähig werden und gleichzeitig die überlegenen Funktionen, Zuverlässigkeit und Leistung bieten welche LED-Technologie bekannt ist.

Durchbruch in Leistung und Wirksamkeit

Die neue Ära der LED-Vorwärtsbeleuchtung, die mit der Einführung des OSLON Black Flat X beginnt, baut auf der erfolgreichen Plattform der bestehenden OSLON Black Flat-Produktfamilie auf. OSLON Black Flat LEDs gelten weithin als die ersten oberflächenmontierten LED-Lichtquellen, die in der Fahrzeugvorderbeleuchtung eingesetzt werden. Die schwarzen flachen LEDs von OSLON verdanken ihren Namen dem Gehäusestil: Das schwarze Gehäuse sorgt für einen hohen Kontrast von 1:200, und das flache, oberflächenmontierte Gehäuse kann mit Standard-Montagegeräten auf einer Leiterplatte montiert werden.

Der neue OSLON Black Flat X basiert auf der neuesten Version der OSRAM InGaN-basierten UX3-Chiparchitektur von ams. Der UX3 bietet hervorragende Zuverlässigkeit, hohe optische Leistungsabgabe und gute thermische Leistung.

Aufbauend auf dieser Plattform profitiert der OSLON Black Flat Darüber hinaus zeichnen sich die neuen Produkte durch eine hervorragende Farbgleichmäßigkeit über den Winkel aus.

Diese neuen Features führen zu überragenden Betriebseigenschaften: Jeder OSLON Black Flat Bei der Black Flat X-Serie beträgt der Stromverbrauch nur 3,2 W bei einem Lichtstrom von 460 lm.


Der OSLON Black Flat Beispielsweise wird der Single-Chip OSLON Black Flat X in einem schwarzen flachen Gehäuse geliefert, das nur 3,75 mm x 3,75 mm misst (siehe Abbildung 2). Die OSLON Black Flat-Produkte erweitern die inhärent gute thermische Leistung ihrer Gehäuse und sind äußerst kompatibel mit Aluminium-Metallkern-Leiterplatten (MCPCBs). In allen Versionen, sogar bis zum 5-Chip-Produkt, ist die Zuverlässigkeit der gesamten LED-Platinenbaugruppe dank des genau passenden Wärmeausdehnungskoeffizienten des Metallleiterrahmens der LED und des MCPCB ausgezeichnet. Da außerdem jeder Chip einzeln adressierbar ist, kann die LED-Ausgabe dynamisch angepasst werden, um etwaigen Abfall der Batteriespannung zu berücksichtigen, wenn die Start-Stopp-Funktion des Fahrzeugs aktiviert wird.

Abb. 2: Die Single-Chip-Variante der OSLON Black Flat X-Serie

Eine höhere Leistung führt zu Einsparungen bei den Systemkosten

Die hohe Helligkeit des neuen OSLON Black Flat X trägt dazu bei, das Kosten-Leistungs-Verhältnis für Automobilhersteller zu verändern. Jetzt kann ein Zielflusswert mit weniger Chips erreicht werden, was die Stücklistenkosten eines Vorwärtsbeleuchtungssystems senkt. Dieser Kostenvorteil wird durch die hohe Effizienz und den geringen Wärmewiderstand des oberflächenmontierbaren OSLON Black Flat Leiterplatte (MCPCB), auf der die LEDs montiert sind. Diese neue Möglichkeit wurde durch ein von ams OSRAM entwickeltes Referenzdesign demonstriert, das auf der Verwendung von OSLON Black Flat X-LEDs für das Tagfahrlicht (DRL) sowie die Abblend- und Fernlichtscheinwerfer basiert (siehe Abbildung 3)..Bei diesem Referenzdesign handelt es sich um einen reflektorbasierten Scheinwerfer, derselbe Ansatz ohne Kühlkörper könnte jedoch auch in einem auf Projektionslinsen basierenden Design eingesetzt werden.

Abb. 3: Ein Referenzdesign für eine reflektorbasierte Vorwärtsbeleuchtungseinheit, die keinen Kühlkörper benötigt.

In diesem Referenzdesign wird das Abblendlicht mit zwei Dual-Chip-OSLON Black Flat X-LEDs realisiert, die jeweils auf einem eigenen Aluminium-MCPCB mit eigenem Reflektor montiert sind. Der Fernscheinwerfer verfügt über eine einzelne Dual-Chip-OSLON Black Flat X-LED und einen Reflektor. Das DRL wird mit einer Single-Chip-OSLON Black Flat X-LED und einem Reflektor realisiert.

Das Design umfasst auch einen Blinker, um eine vollständige Vorwärtsbeleuchtungseinheit zu schaffen. Die mit 700 mA betriebenen OSLON Black Flat X-LEDs leiten die Wärme über die MCPCB an die freie Luft ab, ohne Kühlkörper oder Lüfter. Die Gesamtverlustwärme beträgt 9,65 W. Dieses System bleibt sicher innerhalb seiner Betriebsgrenzen, selbst wenn es bei Umgebungstemperaturbedingungen außerhalb des Gehäuses von 70 °C betrieben wird.

Die Scheinwerfer und DRL erzeugen eine Lichtleistung, die mit den Beleuchtungsstandards für Kraftfahrzeuge kompatibel ist: Bei einer Sperrschichttemperatur von 150 °C und einem Antriebsstrom von 700 mA erzeugt jeder OSLON Black Flat X-Chip 270 lm. Unter diesen Bedingungen verbraucht es 2,0 W und gibt 1,15 W Wärmeleistung ab. Die thermische Leistung dieser Vorwärtsbeleuchtungseinheit ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abb. 4: Heatmap des OSLON Black Flat X-basierten Referenzdesigns für eine Vorwärtsbeleuchtungseinheit. Die Temperatur der LEDs bleibt bei Betrieb ohne Kühlkörper oder Lüfter sicher innerhalb der zulässigen Grenzen.

Die Fähigkeit einer Vorwärtsbeleuchtungseinheit auf Basis von OSLON Black Flat X-LEDs, ohne Kühlkörper oder Zwangsluftkühlung zu arbeiten, bietet mehrere wichtige Vorteile:

• Niedrigere Systemkosten, da eine Kühlkörperbaugruppe aus der Stückliste entfällt
• Reduziertes Gewicht
• Platzsparend
  

Darüber hinaus bedeutet der Betrieb mit einem niedrigen Antriebsstrom von 700 mA, dass Antriebskomponenten mit geringerer Nennleistung und geringeren Stückkosten spezifiziert werden können. OSLON Black Flat X LEDs erfüllen alle Anforderungen der Automobilproduktionsstandards: Sie sind AEC-Q102-qualifiziert, bieten Korrosionsbeständigkeit der Klasse 3B und sind PPAP-kompatibel.

Neue Möglichkeit, den Einsatz von LEDs in Scheinwerfern auszuweiten

Die Einführung der OSLON Black Flat mit denen herkömmlicher, auf Halogen basierender Designs.

Mit dem OSLON Black Flat