Bild 1: Im Fahrzeuginnenraum ist ein leicht abnehmender Einsatz von LED-Packages zugunsten einzelner Multifunktionsdioden zu beobachten.

Bild 1: Im Fahrzeuginnenraum ist ein leicht abnehmender Einsatz von LED-Packages zugunsten einzelner Multifunktionsdioden zu beobachten. Everlight Electronics

1992 sind die ersten Autos mit LED-Beleuchtung für Schluss- und Bremslichter auf die Straße gerollt, aber erst 15 Jahre später kamen auch LED-Scheinwerfer für das Fern- und Abblendlicht dazu. Die technische Entwicklung bei den LEDs treibt die Umwälzungen in der Fahrzeugbeleuchtung voran, aber auch der Umstand, dass LED-Beleuchtungen ein Design-Merkmal geworden sind.

Trends bei der Innenbeleuchtung

Eckdaten

Im Fahrzeuginnenraum zeichnet sich ein leicht abnehmender Einsatz von LED-Packages zugunsten einzelner Multifunktionsdioden ab, und bei weißen LEDs wünschen Fahrzeughersteller geringere Farbort-Abweichungen (besseres Binning). Bei der LED-Außenbeleuchtung nimmt die Nachfrage stark zu. LEDs mit PLCC-Gehäuse werden besonders gerne für Heckleuchten eingesetzt, LEDs mit Keramikgehäuse sind für hellere Anwendungen unverzichtbar. LEDs mit EMC-Gehäuse (Epoxy Molded Compound) bieten im mittleren Leistungsbereich eine kostengünstige Alternative im Vergleich zu den bisherigen LED-Lösungen.

Im Fahrzeuginnenraum, beim Armaturenbrett und bei der Fahrraumbeleuchtung (Bild 1) ist ein leicht abnehmender Einsatz von LED-Packages zugunsten einzelner Multifunktionsdioden zu beobachten. Der Rückgang der Nachfrage beruht auf zwei Faktoren: einerseits auf dem stärkeren Einsatz von TFT-Technologie im Cluster/Cockpit-Bereich und andererseits auf RGB-Leuchtdioden in der Ambientebeleuchtung, mit denen sich alle Farben durch eine einzige LED darstellen lassen. Der Haupt-Fokus liegt hier auf dem Fußraum, aber auch die Seitenteile sind entsprechend ausgestattet.

Fahrzeuge mit einer Ambientebeleuchtung verfügen meist über etwa zehn RGB-Leuchtdioden. Nachdem sie zunächst in den Oberklasse-Fahrzeugen zum Einsatz kamen, halten sie nun auch in Mittelklassefahrzeugen immer mehr Einzug. An der spektralen Charakteristik der LEDs bei der Ambientebeleuchtung mit RGB-LEDs scheiden sich allerdings die Geister. Allgemein liegt der gewünschte Bereich für Rottöne bei 620 bis 633 nm, bei Grüntönen bei 520 bis 535 nm und bei blauem Licht bei 447 bis 471 nm. Eingeschränkt liegt der Wunsch bei den Grundfarben oft bei maximal ± 4 nm. Doch gerade bei blauen LEDs gibt es Unterschiede, denn je kurzwelliger das Blau, umso dunkler ist es. Einige Fahrzeughersteller legen daher Wert auf blaues Licht bis 456 nm, andere liegen deutlich darüber. Aus diesem Grund hat Everlight jetzt insgesamt vier kundenspezifische RGB-Versionen für verschiedene Fahrzeughersteller eingeführt.

Bild 2: Beim verfeinerten Weiß-Binning von LEDs teilt Everlight einen bisherigen Single-Bin in vier Untergruppen (1-4) auf, um Unterschiede bei den Weiß-Farborten zu vermindern.

Bild 2: Beim verfeinerten Weiß-Binning von LEDs teilt Everlight einen bisherigen Single-Bin in vier Untergruppen (1-4) auf, um Unterschiede bei den Weiß-Farborten zu vermindern. Everlight Electronics

Bei weißen LEDs für den Innenraum steigen die Anforderungen an die Lichtqualität, vor allem die jeweiligen Weiß-Farborte. Hier stehen viele Zulieferer vor dem Problem, dass ihre Lichtleiter aus Kunststoff eine Verschiebung des Weißpunkts bewirken; die Fahrzeughersteller wünschen aber ein möglichst einheitliches Weiß, also geringe Farbort-Abweichungen. Die Lösung dieses Problem liegt dann in einer Qualifizierung eines bestimmten Weiß-Farbortes. Um diese Anforderungen der Fahrzeughersteller zu erfüllen, müssen sich der LED-Hersteller und der jeweilige Automobil-Zulieferer gut abstimmen.

Bisher war ein Single-Bin von weißen LEDs der beste Weg, entsprechende LEDs mit relativ geringen Abweichungen beim Weiß-Farbort zu erhalten. Doch selbst so ein Single-Bin lässt sich problemlos nochmals in vier Sub-Bins splitten (Bild 2). Damit ein solches „feines Weiß-Binning“ für Kunden und Hersteller Vorteile bietet, sind Gespräche zur Klärung von Details sehr hilfreich.

Trends bei der Außenbeleuchtung

Bild 3: Im Exterior-Bereich nimmt die Nachfrage nach LED-Beleuchtungen stark zu.

Bild 3: Im Exterior-Bereich nimmt die Nachfrage nach LED-Beleuchtungen stark zu. Everlight Electronics

Bei der Außenbeleuchtung von Fahrzeugen nimmt die Nachfrage nach LEDs stark zu. Den Außenbereich beherrschen nach wie vor die Farben Rot und Gelb sowie Weiß. Absolute Schwefelresistenz der LEDs gilt heute als Grundvoraussetzung für eine Qualifizierung. Dies gelingt durch den Einsatz von Gold beim Leadframe Plating (Beschichten des Anschlussrahmens für den LED-Chip). Dazu gibt es verschiedene Materialien und Verfahren. Die am häufigsten verwendete Kombination beim PLCC-Leadframe besteht aus einer Kupfer-Basis, die üblicherweise eine 0,4 bis 2,0 μm starke Beschichtung aus Nickel und zum Abschluss eine entsprechende Gold-Beschichtung bekommt. Zur Gold-Beschichtung gibt es zwei Verfahren, die galvanische und die chemische Vergoldung; die galvanische Vergoldung hat etwa die doppelte Schichtdicke wie die chemische.

Mess- und Prüftechnik

Die LED-Messtechnik ermittelt Lichtstrom, Lichtstärke, Farbparameter, Spektrum und Abstrahlcharakteristik der LEDs. Nahezu jede Bauteile-Qualifizierung mit den entsprechenden Tests führt Everlight in unternehmenseigenen Laboren durch, um so Produkte sowohl auf der Materialseite als auch beim Produktionsprozess stetig zu verbessen. Alle Produkte sind auf ihre Zuverlässigkeit nach AEC-Q101  qualifiziert. Die Unternehmensprozesse unterliegen mehreren Managementsystem-Zertifizierungen einschließlich der Normen TS-16949, OHSAS 18001 und ISO 14001. Die Zielrichtung aller dieser Maßnahmen ist letztlich die Nullfehler-Rate bei den ausgelieferten LEDs und eine möglichst lange LED-Lebensdauer, das heißt mehr als 10.000 Stunden.

Wie im Innenbereich kommen oft die bewährten PLCC-Gehäuse zum Einsatz, vor allem bei den Heckleuchten. Für hohe Helligkeiten und damit hohe Betriebsströme sind jedoch Keramikgehäuse unverzichtbar. Interessant ist aber auch der Leistungsbereich, der dazwischen liegt. Bei solchen Außen-Anwendungen sind EMC-Gehäuse (Epoxy Molded Compound) sehr empfehlenswert, zumal sie ein sehr gutes Preis-/Leistungsverhältnis haben. Die Kombination aus hohen Lumenwerten, hoher Zuverlässigkeit und einem attraktiven Preisniveau spricht sehr für die Daseinsberechtigung dieser EMC-LEDs.

Bei roten LEDs für Heckleuchten und die dritte Bremsleuchte fragen OEMs und Tier-1s  zunehmend auch dunklere Rottöne mit Wellenlängen von 626 oder gar 633 nm anstatt der üblichen 618 nm an. Größere Wellenlängen (dunklere Rottöne) gehen aber mit einem geringeren Wirkungsgrad einher, was im Extremfall zu Designänderungen führen könnte. Natürlich können effizientere LEDs (mit größerer aktiver Chipfläche) oder mehr LEDs diesen Nachteil ausgleichen, aber damit das vorhandene Layout unverändert bleiben kann, sollten Anwender vorher alle einfacheren Möglichkeiten in Betracht ziehen.

Bei amber-gelben Farbtönen für die Blinker setzen Fahrzeughersteller stark zunehmend nur noch PC-Amber (Phosphor Converted Amber) ein. Der Vorteil liegt hier in einer größeren Helligkeit vor allem bei höheren Temperaturen. Zudem sind PC-Amber-LEDs deutlich farbstabiler. Dies hat ihre Attraktivität schon in Anwendungen ab 0,5 W zunehmend erhöht.

Beim Tagfahrlicht und bei den Frontscheinwerfern hat Everlight neue, zuverlässige Lösungen als fertig bestückbare Module sowie auch als Komponentenlösung auf den Markt gebracht. Die Module oder LEDs sind in einer Zwei-, Drei-, Vier- oder Fünf-Chip-Version erhältlich.