Iluminação dianteira automotiva - OBF X

Os LEDs automotivos provaram seu valor na iluminação dianteira há vários anos no segmento premium do mercado. Em comparação com a tecnologia tradicional de lâmpadas halógenas que dominou o mercado de faróis no início do século 21, os LEDs:

• Oferece maior eficiência, ajudando a reduzir o consumo de combustível ou energia elétrica de um veículo
• Proporciona uma vida útil muito mais longa – na verdade, quase ilimitada –, evitando a necessidade de substituição periódica da lâmpada e reduzindo o risco de conduzir com uma lâmpada avariada
• Fornece mais flexibilidade para diferenciar o design do farol. Os fabricantes de automóveis podem usar faróis baseados em LED para criar um estilo único que reflita o caráter do veículo e a marca do fabricante (ver Fig. 1).
• Permita um controle de feixe mais preciso em designs de faróis baseados em lentes de projeção

Fig. 1: Iluminação frontal

O valor da eficiência, do desempenho e da liberdade de design aplica-se tanto aos veículos de gama média e económica como aos automóveis premium. Mas o custo do sistema provou ser uma barreira à adopção: a iluminação dianteira baseada em halogéneo herdada beneficia de economias de escala duradouras e de baixo custo unitário.

Agora, no entanto, a introdução de novos LEDs automotivos hipereficientes, a série OSLON® Black Flat X da ams OSRAM, marca a ultrapassagem de um limite de custo/desempenho. Este novo LED atinge níveis ainda mais elevados de saída de fluxo luminoso e eficácia do que os produtos OSLON Black Flat anteriores. Isso permite que os OEMs automotivos reduzam substancialmente a quantidade de material e o número de componentes em uma unidade de iluminação dianteira, de modo que o custo de um farol baseado em LED se torne competitivo com o de uma unidade halógena convencional, oferecendo ao mesmo tempo recursos, confiabilidade e desempenho superiores para qual a tecnologia LED é bem conhecida.

Avanço em produção e eficácia

A nova era da iluminação frontal LED, que está emergindo com a introdução do OSLON Black Flat X, baseia-se na plataforma de sucesso da família de produtos OSLON Black Flat existente. Os LEDs planos pretos OSLON são amplamente reconhecidos como as primeiras fontes de luz LED de montagem em superfície a serem usadas na iluminação dianteira automotiva. Os LEDs planos pretos OSLON recebem esse nome devido ao estilo do pacote: o pacote preto fornece alto contraste de 1:200, e o pacote de montagem em superfície plana pode ser montado em uma PCB usando equipamento de montagem padrão.

O novo OSLON Black Flat X é baseado na versão mais recente da arquitetura de chip UX3 baseada em OSRAM InGaN. O UX3 oferece excelente confiabilidade, alta potência óptica e bom desempenho térmico.

Com base nesta plataforma, o OSLON Black Flat X beneficia de vários melhoramentos, incluindo uma maior área de emissão de luz de 1,15 mm² por chip, bem como menor resistência térmica do que os pacotes cerâmicos utilizados em LEDs automóveis concorrentes. Além disso, os novos produtos são caracterizados por uma excelente uniformidade de cor em relação ao ângulo.

Esses novos recursos resultam em características operacionais superiores: cada chip OSLON Black Flat X LED produz 460 lm a uma corrente de acionamento de 1 A. Fluxo luminoso mais alto é combinado com maior eficácia luminosa: na variante KW HHL631.TK de chip único do OSLON Série Black Flat X, o consumo de energia é de apenas 3,2 W ao produzir um fluxo luminoso de 460 lm.


O OSLON Black Flat X está disponível em variantes de 1, 2, 3, 4 e 5 chips, todos alojados em pacotes compactos de montagem em superfície. Por exemplo, o OSLON Black Flat X de chip único é fornecido em uma embalagem preta plana que mede apenas 3,75 mm X 3,75 mm (veja a Figura 2). Ampliando o desempenho térmico inerentemente bom de seus pacotes, os produtos OSLON Black Flat são altamente compatíveis com PCBs com núcleo metálico de alumínio (MCPCBs). Em todas as versões, até mesmo no produto de 5 chips, a confiabilidade do conjunto completo da placa de LED é excelente graças ao coeficiente de expansão térmica estreitamente correspondente da estrutura metálica do LED e do MCPCB. Além disso, como cada chip é endereçável individualmente, a saída LED pode ser adaptada dinamicamente para ter em conta qualquer queda na tensão da bateria quando a função start-stop do automóvel é ativada.

Fig. 2: A variante de chip único da série OSLON Black Flat X

Maior produção leva a economia de custos do sistema

O alto brilho do novo OSLON Black Flat X ajuda a transformar a equação custo:desempenho para os fabricantes automotivos. Agora, um valor de fluxo alvo pode ser alcançado com menos chips, reduzindo o custo da lista de materiais de um sistema de iluminação frontal. Esta vantagem de custo é aumentada pela alta eficácia e baixa resistência térmica do OSLON Black Flat X de montagem em superfície. Os fabricantes agora são capazes de realizar projetos de unidades de iluminação dianteiras que não requerem dissipador de calor, contando apenas com a dissipação de calor fornecida pelo núcleo de metal PCB (MCPCB) na qual os LEDs são montados. Esta nova possibilidade foi demonstrada por um design de referência desenvolvido pela ams OSRAM e baseado no uso de LEDs OSLON Black Flat X para a luz de circulação diurna (DRL) e os faróis de médios e máximos (ver Figura 3)..Este projeto de referência é um farol baseado em refletor, mas a mesma abordagem sem dissipador de calor poderia igualmente ser implantada em um projeto baseado em lentes de projeção.

3: Um projeto de referência para uma unidade de iluminação dianteira baseada em refletor que não requer dissipador de calor.

Neste design de referência, o farol baixo é realizado com dois LEDs OSLON Black Flat X de chip duplo, cada um montado em seu próprio MCPCB de alumínio com seu próprio refletor. O farol alto possui um único LED OSLON Black Flat X de chip duplo e refletor. O DRL é realizado com um LED OSLON Black Flat X de chip único e refletor.

O design também inclui um indicador de mudança de direção, para fornecer uma unidade de iluminação dianteira completa. Acionados a 700mA, os LEDs OSLON Black Flat X dissipam o calor através do MCPCB para o ar livre, sem dissipador de calor ou ventilador. O calor dissipado total é de 9,65 W. Este sistema permanece com segurança dentro de seus limites operacionais mesmo quando exercido em condições de temperatura ambiente fora do invólucro de 70°C.

Os faróis e DRL produzem uma saída de luz compatível com os padrões de iluminação automotiva: a uma temperatura de junção de 150°C e uma corrente de acionamento de 700 mA, cada chip OSLON Black Flat X produz 270 lm. Nessas condições, consome 2,0 W e dissipa 1,15 W de potência térmica. O desempenho térmico desta unidade de iluminação dianteira é ilustrado na Figura 4.

4: Mapa de calor do projeto de referência baseado em OSLON Black Flat X para uma unidade de iluminação dianteira. A temperatura dos LEDs permanece seguramente dentro dos limites permitidos quando operando sem dissipador de calor ou ventilador.

A capacidade de uma unidade de iluminação dianteira baseada em LEDs OSLON Black Flat X operar sem dissipador de calor ou resfriamento de ar forçado oferece vários benefícios importantes:

• Menor custo do sistema, devido à eliminação do conjunto do dissipador de calor da lista de materiais
• Peso reduzido
• Economia de espaço
  

Além disso, a operação com uma corrente de acionamento baixa de 700 mA significa que podem ser especificados componentes de acionamento com menor potência e menor custo unitário. Os LEDs OSLON Black Flat X atendem a todos os requisitos dos padrões de produção automotiva: eles são qualificados pela AEC-Q102, oferecem resistência à corrosão Classe 3B e são compatíveis com PPAP.

Nova oportunidade para ampliar a adoção de LEDs em faróis

A introdução da série OSLON Black Flat X permite que os fabricantes de iluminação automotiva implementem novos designs para unidades de iluminação dianteiras que colhem os principais benefícios da tecnologia LED – longa vida útil, alta eficiência e confiabilidade – enquanto limitam o custo do sistema a um nível comparável com o dos designs convencionais baseados em halogênio.

Com o OSLON Black Flat X, novos designs podem eliminar o dissipador de calor e simplificar o design térmico, levando a uma nova geração de unidades de iluminação frontal baseadas em LED que são competitivas em custo, mas oferecem alto desempenho e confiabilidade.