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LED照明技術(shù):解讀芯片、封裝、應(yīng)用三大層面 時間:2018-08-27 20:31:55 點擊:11919

LED照明技術(shù)持續(xù)發(fā)展及社會對能源危機日益重視的今天,LED照明行業(yè)迎來全面爆發(fā)期,吸引眾多資金及企業(yè)涌入,由此照明市場的競爭也日益激烈。

如果從LED照明技術(shù)的發(fā)展來看,可以從三個方面來講,一個是芯片層面,一個是封裝層面,一個是應(yīng)用層面。芯片層面主要關(guān)注LED的制成技術(shù);封裝層面主要是如何把LED芯片轉(zhuǎn)換成可以用來照明的燈珠或是光源;LED應(yīng)用層面技術(shù)發(fā)展相對復(fù)雜,主要包括電子控制技術(shù)的發(fā)展、新型材料的發(fā)展和使用,環(huán)境照明質(zhì)量評價技術(shù)的發(fā)展和完善。

芯片層面

一直以追求高的發(fā)光效率為LED芯片技術(shù)發(fā)展的動力。倒裝技術(shù)是目前獲取高效大功率LED芯片的主要技術(shù)之一,襯底材料中藍寶石和與之配套的垂直結(jié)構(gòu)的激光襯底剝離技術(shù)(LLO)和新型鍵合技術(shù)仍將在較長時間內(nèi)占統(tǒng)治地位。

但在不久的將來,采用金屬半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),改善歐姆接觸,提高晶體質(zhì)量,改善電子遷移率和電注入效率,同時通過LED芯片外形表面粗化和光子晶體,高反射率鏡面,透明電極改善提取光效率,那時白光LED的總效率可達到52%。

隨著LED光效的提高,一方面芯片越做越小,在一定大小的外延片上可切割的芯片數(shù)越來越多,從而降低單顆芯片的成本,另一方面單芯片功率越做越大,如現(xiàn)在是3W,將來會往5W、10W發(fā)展。這對有功率要求的照明應(yīng)用可以減少芯片使用數(shù),降低應(yīng)用系統(tǒng)的成本。

總之,倒裝法、高電壓、硅基氮化鎵仍將是半導(dǎo)體照明芯片的發(fā)展方向。

封裝層面

芯片級封裝、LED燈絲封裝、高顯色指數(shù)及廣色域?qū)⑹俏磥矸庋b工藝的發(fā)展趨勢。采用透明導(dǎo)電膜、表面粗化技術(shù)、DBR反射器技術(shù)來提升LED燈珠的光效正裝封裝仍然是技術(shù)主流;同時倒裝結(jié)構(gòu)的COB/COF技術(shù)也是封裝廠家關(guān)注的重點,集成封裝式光引擎將會成為下一季研發(fā)重點。

去電源方案(高壓LED),COB/COF應(yīng)用的普及:在成本因素驅(qū)動下,去電源方案逐步成為可接受的產(chǎn)品,而高壓LED充分迎合了去電源方案,但其需要解決的是芯片可靠性。憑借低熱阻、光型好、免焊接以及成本低廉等優(yōu)勢,COB應(yīng)用在今后將會得到廣泛普及。

另外,中功率將成為主流封裝方式,目前市場上的產(chǎn)品多為大功率LED產(chǎn)品或是小功率LED產(chǎn)品,它們雖各有優(yōu)點,但也有著無法克服的缺陷,而結(jié)合兩者優(yōu)點的中功率LED產(chǎn)品應(yīng)運而生。

還有就是新材料在封裝中的應(yīng)用。耐高溫、抗紫外以及低吸水率等更高環(huán)境耐受性的材料,如熱固型材料EMC、熱塑性PCT、改性PPA以及類陶瓷塑料等將會被廣泛應(yīng)用。

對于光品質(zhì)的需求,針對室內(nèi)照明方面,LED顯色指數(shù)CRI 以80為標準,以90+為目標,盡量使照明產(chǎn)品的光色接近普朗克曲線,這樣才能改善LED的光品質(zhì),今后室內(nèi)照明也將更關(guān)注光的品質(zhì)。

通過優(yōu)化LED封裝技術(shù),光效進一步提高,目前已經(jīng)超過200lm/W,遠高于其他大量使用的傳統(tǒng)光源。LED燈珠的散熱性能將進一步改善,可靠性進一步提高,燈珠的壽命也會進一步延長,從而光色品質(zhì)進一步提高,最終人眼舒適度達到進一步改善。

LED應(yīng)用研發(fā)層面

目前應(yīng)用廠家主要通過采用新型散熱材料、先進光學(xué)設(shè)計與新型光學(xué)材料應(yīng)用等手段實現(xiàn)LED照明產(chǎn)品的成本優(yōu)化,同時并保證產(chǎn)品性能。

但在將來,LED照明應(yīng)用廠家將重點關(guān)注這些點:

1、 基于應(yīng)用場景要求的可互換LED光引擎技術(shù);

2、基于物聯(lián)網(wǎng)平臺的LED智能照明系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù);

3、基于可靠性設(shè)計的LED照明燈具開發(fā),使用周期內(nèi)保持顏色/亮度一致性的高性能LED照明燈具開發(fā);

4、基于大面積高效漫射擴散板技術(shù)的燈具開發(fā);

5、在線光環(huán)境體驗的照明系統(tǒng)解決技術(shù)和服務(wù)系統(tǒng);

6、LED光源的色彩豐富特性,這使得情景照明也將是LED照明的核心競爭力。

傳統(tǒng)照明燈具都是圍繞光源形狀尺寸來設(shè)計的,尺寸固定。

而LED照明燈具的特點是:

燈具形狀自由,外觀創(chuàng)意;

燈具尺寸自由,大小靈活;

燈具光量自由,按需照明;

燈具光譜自由,光色靈動;

燈具位置自由,安裝隨意。

未來LED燈具形狀將不再局限于傳統(tǒng)燈具的形狀,而傾向于形狀自由化和隱藏性。形狀自由一方面滿足個性需求,另一方面則可作為裝飾品進行點綴;而LED的隱藏性將以嵌入式的形式讓照明燈具隱藏起來但又無處不在。

同時LED照明產(chǎn)品實現(xiàn)光照流明隨意控制,不再局限于某一區(qū)域某一情景中固定的瓦數(shù),這將是一個極大的技術(shù)進步。