張崇學/工研院產科國際所
LED汽車頭燈具有功率低、壽命長、亮度高、設計彈性等優點，自2007年世界第一款LED 汽車頭燈量產以來，近年市場出貨量就以大約20%的年成長率快速增長。但LED因應汽車頭燈高亮度要求，有著極高的發熱量，再加上密閉狹小的車燈空間散熱不易，容易導致光衰現象，這使得散熱材料的選用成為LED車燈研發中重要的一環。在LED採用比例及功率不斷提升的情況下，2017~2022年LED汽車頭燈散熱材料市場的年複合成長率將高達9.4%。
一、LED汽車頭燈及散熱材料介紹
LED由於體積小、光源穩定、開關速度快，再加上可以因應各種設計要求，例如薄型化，近年來逐漸導入汽車頭燈市場，並隨著智慧車輛的發展，應用在適應性轉向頭燈(Adaptive Front Lighting System; AFS)、適應性智慧頭燈(Adaptive DrivingBeam; ADB)等車燈之中。由於智慧型汽車頭燈可有效改善行車安全，使得近年LED汽車頭燈技術迅速發展，並受到汽車零組件產業的關注。
LED車燈早期因為晶片光源模組成本過高，應用以車尾燈、方向燈、晝行燈(Daytime Running Light; DRL)和霧燈等次要光源為主，但隨著LED晶片、驅動電路的成本降低和技術的普及，近年汽車頭燈採用LED比例大幅增加，並逐漸從高階車款導入至中階車款。根據調查，2018年全球搭載LED汽車頭燈的車輛約有2,100萬輛，到了2019年則快速成長至2,520萬輛，年成長率高達20%。在市場佔比方面，雖然目前汽車頭燈仍以氙氣頭燈(High Intensity Discharge; HID)與鹵素燈為主流，不過LED汽車頭燈的市場佔比已來到兩成左右，且LED除了可搭配曲面彈性設計外，還具有功率低(耗電量約鹵素燈的10%)、壽命長(傳統車燈的10倍以上)、亮度高等優點，近年市場出貨量不斷增長，其中又以電動車的採用比例最高。
LED汽車頭燈主要的散熱材料有散熱基板(鋁或銅為基板的PCB電路板)、熱界面材料(散熱板或散熱膏)、散熱器(散熱鰭片或熱管)，以及主動式散熱元件，例如冷卻風扇或熱電致冷晶片(Thermoelectric Cooling Module)。由於LED晶片直接安裝於散熱基板上頭，散熱基板的熱傳導性相當重要，而熱界面材料主要功能則是將散熱基板的熱快速向外傳導，隨著散熱基板材料熱傳導性的提升，部份LED車燈業者不使用熱界面材料，直接將散熱基板固定於散熱器上頭，藉此降低成本。
二、LED汽車頭燈散熱材料市場趨勢
由於散熱基板與熱界面材料為LED汽車頭燈最為關鍵的散熱介質，本文所指的LED汽車頭燈散熱材料市場規模，即是針對此兩大材料進行調查。LED晶片是將電轉換成光，效率一般只有30%，其餘70%轉變成熱，若熱無法及時散出，就會導致LED發光效率大幅下降，而能量轉換效率的下降又會導致 LED 發熱，形成惡性循環，最終使得 LED晶片的壽命降低。然而，在追求高亮度與設計的情況下，越來越多車廠採用高功率及多顆LED燈，並轉往長條狀或矩陣結構等特殊造型，以跳脫傳統燈座的設計。但是，車燈空間封閉狹小且容易積熱，高功率LED的發熱量又極高，散熱不良容易導致LED汽車頭燈產生光衰現象，使得熱管理與散熱材料的選用，成為現今LED車燈研發中重要的一環。
2019年全球LED汽車頭燈散熱材料市場規模約新台幣24.3億元，年成長率約8.2%(如圖一所示)，2020年由於受到肺炎疫情(COVID-19)的影響，預估全球LED汽車頭燈散熱材料的需求也將隨著汽車銷售的萎縮而下滑，其年成長率預估將衰退4.5%，達新台幣23.2億元；不過在LED車燈採用比例及功率不斷增加的情況下，2017~2022年LED汽車頭燈散熱材料市場仍會以9.4%年複合成長率---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖一、全球LED汽車頭燈散熱材料市場預估