原文作者：Bao Kefeng,Stefan Groetsch, Tu Yumeng, LiYuhu
编译：井硕 张小月
指导：林燕丹
伴随着超薄前照灯的发展，远光灯的功能和规格也需要被重新定义。增加光源亮度并且减少芯片尺寸可以保证在更小发光面积下获得更高照度。如今的LED近光/远光灯更注重于高效率和封装的工艺。另一方面来说，这恰恰限制了一系列的新应用。比如，使用高电流芯片以产生更高亮度等。这些车辆前照灯发展方向的转变是本文讨论的重点。
使用氮化铟镓芯片的LED，具有很好应用于背光，固态照明，车灯的特性。但是，基础设计中对于出光以及高运转电流密度方面有很多改进空间。
由于n-型氮化镓层的横向电导率的限制，在高功率芯片中电流扩散不足是主要问题。因此垂直几何形芯片需要通过在n极敷设网状金属层来实现n极电流扩散（图2.1a）。为了实现高运转电流下足量电流分配性能，可以定义出一个在顶层芯片上的最小金属敷层。但同时，这个金属敷层会减少有效发光面积，降低出光效率。因此在足量电流分配下，金属敷层需要尽可能小。
我们通过将电流分配从最顶部的出光层移到下层的接触-n极（图2.1b）来解决这一问题。通过在“接触-p极”敷设金属多孔层使“接触-n极”变为一个反射器。
接下来挑战是高电流密度芯片的设计。针对1A电流密度开发了第一套解决方案。对金属接触层和外延电流分布的改进，最大电流密度可以做到1.5A/mm²。
图2.2：电流密度为3A/mm²下，单孔的温度模拟
模拟分析(图2.2)展示了在常规设计中，3A/mm²电流密度下，在孔处产生了热斑。这里，比普通Tj温度上升了70K。
为了避免高温，我们需要增加孔径和孔的数量。因此，接触-n极的面积增加了。（图2.3和图2.4）。另外，p-金属层的截面积以及焊线面积也必须要增加。这可通过垫板实现。
图2.4：2 mm²的高电流密度(≥ 3A/mm²)的裸晶
高电流密度芯片的热阻(Rth)对光学性能和LED的温度参数有显而易见的影响。因此，在封装中需要优化使热阻最小。可以用陶瓷衬底形式完成。
可以使用遮光板来增加近光灯截止线的亮暗对比度。可以得到大于1：250对比度的结果（如图4.1）。
图4.1：750um高电流LED原型芯片的亮度和对比度测量
下多图展示了正向电压和驱动电流的典型关系（图4.2，图4.3）。以及光通量和驱动电流的关系（图4.4）。
近光灯的光学系统由三个反射器，三个遮光板和三个投影透镜组成。
反射器（LB1和LB2）的宽度为35.6mm，深度为17.6mm，反射器（LB3）的宽度为41.2mm，深度为18.4mm，具有15mm超小尺寸。该LED由1或2个光通量为1250lm，尺寸大约0.5mm²的芯片封装而成。发光强度分布如图5.2所示。在正负39度范围内都可以达到34.7Kcd的光强。驾驶员视角内可以实现较高均匀性。
远光灯的反射器HB1尺寸为31mm x 18.9 mm，HB2尺寸为33mm x 20.4mm，透镜尺寸与15mm的超薄的近光灯相同。
使用的光源是两个高亮度0.5mm²规格的LED芯片，其中一个芯片是内置的。光通量为750lm。光强分布如图5.5所示。
在正负11.8度内都可以达到55.9Kcd的光强。鸟瞰图如图5.6所示。
散热系统由MCPCB和保证LED结温低于150℃的散热器组成。图6.1显示了主要散热结构。
对于LED，采用铝制MCPCB，散热器为铝6061；热仿真结果表明，在50℃的环境条件下，LED的最大结温为137.33℃。
MCPCB的温度也如图6.2所示，具有较高的热传导效率，PCB的核心温度为123℃，散热器的温度为92.53℃。
