相比于传统的蓝宝石衬底,硅衬底LED不仅在生长时,衬底成本远低于蓝宝石材料,而且可以采用化学腐蚀的方法来剥离衬底,在效率和良率上,都远高于必须采用激光剥离方法的蓝宝石衬底,从而得到高质量、低成本的垂直结构芯片;单面出光的垂直结构芯片结合白光芯片工艺,一方面减小发光面积(Lighting Emitting Surface),另一方面达到更高的性能,包括光通量的提高,芯片表面颜色均匀性(Color over Surface)的提高和轴向光比例的增加,为高品质照明提供了无限的可能。利用硅衬底LED芯片,可实现照明品质更佳、系统成本更低、设计方案更灵活、更具创新性的LED照明解决方案。
车前大灯照明主要是以大功率LED为主,目前大功率的LED主要分为两大类,垂直结构芯片和倒装芯片。
对于车灯(包括摩托车灯)相关应用,由于设计空间非常有限,设计的趋势是光学口径越来越小;同时,由于电动车的逐渐推广,对整灯的能耗要求也越来越严,期望一方面尽可能降低整灯的能耗,另一方面,尽可能提高灯的中心光强。因此,由式(1)可知,对光源的出光面积要求也同样是越来越小。这时,硅衬底LED的垂直结构,其单面高密度出光的优势就变得非常明显。
LED Etendue = ALED*ΩLED=System Etendue = Optics Aperture*Solid Angle。式(1)
图10是一个硅衬底LED应用于电动摩托车的具体案例,透镜的光学口径仅有40mm*40mm,远近光模组分别使用2颗2016封装的大功率LED。

图11是分别使用硅衬底LED芯片五面和倒装芯片近光模组的模拟结果,图12是分别使用硅衬底LED芯片五面和倒装芯片的远光模组的模拟结果,可以看到采用单面发光的硅衬底LED芯片,有更清晰的截止线,更准确的光形。表2是中心光强的设计对比与实测分析,可以看到,应用单面出光的硅衬底LED,在光通量相同的情况下,中心光强比五面倒装芯片的中心光强要高50%以上。



综上所述,利用硅衬底LED单面出光的特性,车灯模组将具有明显的优势:
(a) 更清晰的截止线,更准确的光型。近光更安全,远光照射距离更远。
(b) 更高的效率,相同光通量下,中心光强比蓝宝石倒装芯片约50%。
(c) 更好的可靠性,硅衬底LED良好的导热导电能力是可靠性的保证。

