Voorwaartse verlichting voor auto's - OBF X

LED's voor auto's hebben hun waarde in de voorwaartse verlichting al enkele jaren bewezen in het premiumsegment van de markt. Vergeleken met de traditionele halogeenlamptechnologie die eerder in de 21e eeuw de koplampenmarkt domineerde, doen LED's het volgende:

• Bied een hogere efficiëntie en help het brandstof- of elektriciteitsverbruik van een voertuig te verminderen
• Zorg voor een veel langere – in feite vrijwel onbeperkte – levensduur, waardoor periodieke lampvervanging niet nodig is en het risico op rijden met een defecte lamp wordt verminderd
• Zorg voor meer flexibiliteit om het ontwerp van de koplamp te differentiëren. Autofabrikanten kunnen op LED gebaseerde koplampen gebruiken om een ​​unieke styling te creëren die het karakter van het voertuig en het merk van de fabrikant weerspiegelt (zie figuur 1).
• Maak nauwkeurigere straalregeling mogelijk in koplampontwerpen op basis van projectielenzen

Afb. 1: Voorwaartse verlichting

De waarde van efficiëntie, prestaties en ontwerpvrijheid geldt net zo goed voor middenklasse- en budgetvoertuigen als voor premiumauto's. Maar de systeemkosten zijn een belemmering gebleken voor de adoptie: oudere, op halogeen gebaseerde voorwaartse verlichting profiteert van al lang bestaande schaalvoordelen en lage kosten per eenheid.

Nu markeert de introductie van nieuwe, hyperefficiënte auto-LED's, de OSLON® Black Flat X-serie van ams OSRAM, echter het overschrijden van een kosten-/prestatiedrempel. Deze nieuwe LED bereikt nog hogere niveaus van zowel lichtstroomopbrengst als efficiëntie dan eerdere OSLON Black Flat-producten. Hierdoor kunnen OEM's in de auto-industrie de hoeveelheid materiaal en het aantal componenten in een voorwaartse verlichtingsunit zo substantieel verminderen dat de kosten van een LED-koplamp concurrerend worden met die van een conventionele halogeenunit, terwijl ze de superieure kenmerken, betrouwbaarheid en prestaties bieden voor welke LED-technologie bekend is.

Doorbraak in output en effectiviteit

Het nieuwe tijdperk voor LED-voorwaartse verlichting, dat aanbreekt met de introductie van de OSLON Black Flat X, bouwt voort op het succesvolle platform van de bestaande OSLON Black Flat-productfamilie. OSLON Black Flat LED's worden algemeen erkend als de eerste LED-lichtbronnen voor opbouwmontage die worden gebruikt in de voorwaartse verlichting van auto's. OSLON Black Flat LED's ontlenen hun naam aan de pakketstijl: het zwarte pakket zorgt voor een hoog contrast van 1:200, en het platte opbouwpakket kan op een printplaat worden gemonteerd met behulp van standaard montageapparatuur.

De nieuwe OSLON Black Flat X is gebaseerd op de nieuwste versie van de ams OSRAM InGaN-gebaseerde UX3-chiparchitectuur. De UX3 biedt uitstekende betrouwbaarheid, een hoog optisch uitgangsvermogen en goede thermische prestaties.

Voortbouwend op dit platform profiteert de OSLON Black Flat X van verschillende verbeteringen, waaronder een groter lichtuitstralend oppervlak van 1,15 mm² per chip, evenals een lagere thermische weerstand dan de keramische pakketten die worden gebruikt in concurrerende LED's voor auto's. Bovendien worden de nieuwe producten gekenmerkt door een uitstekende uniformiteit van kleur over de hoek.

Deze nieuwe kenmerken resulteren in superieure bedrijfseigenschappen: elke OSLON Black Flat X LED-chip produceert 460 lm bij een aandrijfstroom van 1 A. Een hogere lichtstroom wordt gecombineerd met een hoger lichtrendement: in de single-chip KW HHL631.TK-variant van de OSLON Black Flat X-serie, het energieverbruik bedraagt ​​slechts 3,2 W bij een lichtstroom van 460 lm.


De OSLON Black Flat X is verkrijgbaar in varianten met 1, 2, 3, 4 en 5 chips, allemaal ondergebracht in compacte opbouwpakketten. De OSLON Black Flat X met één chip wordt bijvoorbeeld geleverd in een zwarte, platte verpakking van slechts 3,75 mm x 3,75 mm (zie figuur 2). De OSLON Black Flat-producten breiden de inherent goede thermische prestaties van hun pakketten uit en zijn zeer compatibel met PCB's met aluminium metalen kern (MCPCB's). In alle versies, zelfs tot aan het product met 5 chips, is de betrouwbaarheid van de complete LED-kaartconstructie uitstekend dankzij de nauw overeenkomende thermische uitzettingscoëfficiënt van het metalen leadframe van de LED en de MCPCB. Omdat elke chip individueel adresseerbaar is, kan de LED-uitgang bovendien dynamisch worden aangepast om rekening te houden met een eventuele daling van de accuspanning wanneer de start-stopfunctie van de auto wordt geactiveerd.

Afb. 2: De single-chip variant van de OSLON Black Flat X-serie

Een hogere output leidt tot besparingen op systeemkosten

De hoge helderheid van de nieuwe OSLON Black Flat X helpt de vergelijking tussen kosten en prestaties voor autofabrikanten te transformeren. Nu kan een beoogde fluxwaarde worden bereikt met minder spanen, waardoor de stuklijstkosten van een voorwaarts verlichtingssysteem worden verlaagd. Dit kostenvoordeel wordt nog vergroot door het hoge rendement en de lage thermische weerstand van de OSLON Black Flat X voor opbouwmontage. Fabrikanten zijn nu in staat ontwerpen voor voorwaartse verlichtingseenheden te realiseren die geen koellichaam vereisen, waarbij ze uitsluitend vertrouwen op de warmteafvoer die wordt geleverd door de metalen kern PCB (MCPCB) waarop de LED's zijn gemonteerd. Deze nieuwe mogelijkheid is gedemonstreerd door een referentieontwerp ontwikkeld door ams OSRAM, en gebaseerd op het gebruik van OSLON Black Flat X LED's voor het dagrijlicht (DRL) en de dim- en grootlichtkoplampen (zie figuur 3)..Dit referentieontwerp is een op reflectoren gebaseerde koplamp, maar dezelfde benadering zonder koellichaam zou ook kunnen worden toegepast in een op projectielenzen gebaseerd ontwerp.

Fig. 3: Een referentieontwerp voor een op reflectoren gebaseerde voorwaartse verlichtingseenheid waarvoor geen koellichaam nodig is.

In dit referentieontwerp wordt de dimlichtkoplamp gerealiseerd met twee dual-chip OSLON Black Flat X LED's, elk gemonteerd op een eigen aluminium MCPCB met een eigen reflector. De grootlichtkoplamp heeft een enkele OSLON Black Flat X LED en reflector met dubbele chip. De DRL wordt gerealiseerd met één OSLON Black Flat X LED en reflector met één chip.

Het ontwerp omvat ook een richtingaanwijzer, zodat er een complete voorverlichting ontstaat. De OSLON Black Flat X LED's, aangedreven op 700 mA, verspreiden warmte via de MCPCB naar vrije lucht, zonder koellichaam of ventilator. De totale gedissipeerde warmte bedraagt ​​9,65 W. Dit systeem blijft veilig binnen zijn bedrijfslimieten, zelfs bij gebruik bij omgevingstemperaturen buiten de behuizing van 70°C.

De koplampen en DRL produceren een lichtopbrengst die compatibel is met de verlichtingsnormen voor auto's: bij een overgangstemperatuur van 150 °C en een aandrijfstroom van 700 mA produceert elke OSLON Black Flat X-chip 270 lm. Onder deze omstandigheden verbruikt hij 2,0 W en dissipeert hij 1,15 W thermisch vermogen. De thermische prestaties van deze voorwaartse verlichtingseenheid worden geïllustreerd in figuur 4.

Fig. 4: Warmtekaart van het op OSLON Black Flat X gebaseerde referentieontwerp voor een voorwaartse verlichtingseenheid. De temperatuur van de LED's blijft veilig binnen de toegestane limieten bij gebruik zonder koellichaam of ventilator.

Het vermogen van een voorwaartse verlichtingseenheid op basis van OSLON Black Flat X LED's om te werken zonder koellichaam of geforceerde luchtkoeling biedt verschillende belangrijke voordelen:

• Lagere systeemkosten, dankzij de eliminatie van een koellichaam uit de stuklijst
• Verminderd gewicht
• Ruimtebesparend
  

Bovendien betekent de werking bij een lage aandrijfstroom van 700 mA dat aandrijfcomponenten met een lager vermogen en lagere eenheidskosten kunnen worden gespecificeerd. OSLON Black Flat X LED's voldoen aan alle eisen van de productienormen voor auto's: ze zijn AEC-Q102 gekwalificeerd, bieden klasse 3B corrosieweerstand en zijn PPAP-compatibel.

Nieuwe mogelijkheid om de toepassing van LED's in koplampen uit te breiden

De introductie van de OSLON Black Flat X-serie maakt het voor fabrikanten van autoverlichting mogelijk om nieuwe ontwerpen voor voorwaartse verlichtingsunits te implementeren die de belangrijkste voordelen van LED-technologie benutten – lange levensduur, hoge efficiëntie en betrouwbaarheid – terwijl de systeemkosten tot een vergelijkbaar niveau worden beperkt met die van conventionele, op halogeen gebaseerde ontwerpen.

Met de OSLON Black Flat X kunnen nieuwe ontwerpen het koellichaam elimineren en het thermische ontwerp vereenvoudigen, wat leidt tot een nieuwe generatie LED-gebaseerde voorwaartse verlichtingseenheden die concurrerend zijn op het gebied van kosten, maar hoge prestaties en betrouwbaarheid bieden.