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LED照明技術(shù):解讀芯片、封裝、應(yīng)用三大層面

LED照明技術(shù)持續(xù)發(fā)展及社會(huì)對(duì)能源危機(jī)日益重視的今天,LED照明行業(yè)迎來(lái)全面爆發(fā)期,吸引眾多資金及企業(yè)涌入,由此照明市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也日益激烈。

如果從LED照明技術(shù)的發(fā)展來(lái)看,可以從三個(gè)方面來(lái)講,一個(gè)是芯片層面,一個(gè)是封裝層面,一個(gè)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(lái)照明的燈珠或是光源;LED應(yīng)用層面技術(shù)發(fā)展相對(duì)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(píng)價(jià)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L(zhǎng)ED芯片技術(shù)發(fā)展的動(dòng)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(lán)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(zhǎng)時(shí)間內(nèi)占統(tǒng)治地位。

但在不久的將來(lái),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(shí)通過(guò)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(shí)白光LED的總效率可達(dá)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(lái)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(lái)會(huì)往5W、10W發(fā)展。這對(duì)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(jí)封裝、LED燈絲封裝、高顯色指數(shù)及廣色域?qū)⑹俏磥?lái)封裝工藝的發(fā)展趨勢(shì)。采用透明導(dǎo)電膜、表面粗化技術(shù)、DBR反射器技術(shù)來(lái)提升LED燈珠的光效正裝封裝仍然是技術(shù)主流;同時(shí)倒裝結(jié)構(gòu)的COB/COF技術(shù)也是封裝廠家關(guān)注的重點(diǎn),集成封裝式光引擎將會(huì)成為下一季研發(fā)重點(diǎn)。

去電源方案(高壓LED),COB/COF應(yīng)用的普及:在成本因素驅(qū)動(dòng)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(shì),COB應(yīng)用在今后將會(huì)得到廣泛普及。

另外,中功率將成為主流封裝方式,目前市場(chǎng)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(diǎn),但也有著無(wú)法克服的缺陷,而結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)的中功率LED產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)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(lèi)陶瓷塑料等將會(huì)被廣泛應(yīng)用。

對(duì)于光品質(zhì)的需求,針對(duì)室內(nèi)照明方面,LED顯色指數(shù)CRI 以80為標(biāo)準(zhǔn),以90+為目標(biāo),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(guò)優(yōu)化LED封裝技術(shù),光效進(jìn)一步提高,目前已經(jīng)超過(guò)200lm/W,遠(yuǎn)高于其他大量使用的傳統(tǒng)光源。LED燈珠的散熱性能將進(jìn)一步改善,可靠性進(jìn)一步提高,燈珠的壽命也會(huì)進(jìn)一步延長(zhǎng),從而光色品質(zhì)進(jìn)一步提高,最終人眼舒適度達(dá)到進(jìn)一步改善。

LED應(yīng)用研發(fā)層面

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

但在將來(lái),LED照明應(yīng)用廠家將重點(diǎn)關(guān)注這些點(diǎn):

1、 基于應(yīng)用場(chǎng)景要求的可互換LED光引擎技術(shù);

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

3、基于可靠性設(shè)計(jì)的LED照明燈具開(kāi)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(kāi)發(fā);

4、基于大面積高效漫射擴(kuò)散板技術(shù)的燈具開(kāi)發(fā);

5、在線光環(huán)境體驗(yàn)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(jìng)爭(zhēng)力。

傳統(tǒng)照明燈具都是圍繞光源形狀尺寸來(lái)設(shè)計(jì)的,尺寸固定。

而LED照明燈具的特點(diǎn)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(dòng);

燈具位置自由,安裝隨意。

未來(lái)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(mǎn)足個(gè)性需求,另一方面則可作為裝飾品進(jìn)行點(diǎn)綴;而LED的隱藏性將以嵌入式的形式讓照明燈具隱藏起來(lái)但又無(wú)處不在。

同時(shí)LED照明產(chǎn)品實(shí)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(gè)極大的技術(shù)進(jìn)步。


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