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LED照明技術:解讀芯片、封裝、應用三大層面 時間:2018-08-27 20:31:55 點擊:1864

LED照明技術持續發展及社會對能源危機日益重視的今天,LED照明行業迎來全面爆發期,吸引眾多資金及企業涌入,由此照明市場的競爭也日益激烈。

如果從LED照明技術的發展來看,可以從三個方面來講,一個是芯片層面,一個是封裝層面,一個是應用層面。芯片層面主要關注LED的制成技術;封裝層面主要是如何把LED芯片轉換成可以用來照明的燈珠或是光源;LED應用層面技術發展相對復雜,主要包括電子控制技術的發展、新型材料的發展和使用,環境照明質量評價技術的發展和完善。

芯片層面

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

但在不久的將來,采用金屬半導體結構,改善歐姆接觸,提高晶體質量,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,如現在是3W,將來會往5W、10W發展。這對有功率要求的照明應用可以減少芯片使用數,降低應用系統的成本。

總之,倒裝法、高電壓、硅基氮化鎵仍將是半導體照明芯片的發展方向。

封裝層面

芯片級封裝、LED燈絲封裝、高顯色指數及廣色域將是未來封裝工藝的發展趨勢。采用透明導電膜、表面粗化技術、DBR反射器技術來提升LED燈珠的光效正裝封裝仍然是技術主流;同時倒裝結構的COB/COF技術也是封裝廠家關注的重點,集成封裝式光引擎將會成為下一季研發重點。

去電源方案(高壓LED),COB/COF應用的普及:在成本因素驅動下,去電源方案逐步成為可接受的產品,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勢,COB應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,目前市場上的產品多為大功率LED產品或是小功率LED產品,它們雖各有優點,但也有著無法克服的缺陷,而結合兩者優點的中功率LED產品應運而生。

還有就是新材料在封裝中的應用。耐高溫、抗紫外以及低吸水率等更高環境耐受性的材料,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用。

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

通過優化LED封裝技術,光效進一步提高,目前已經超過200lm/W,遠高于其他大量使用的傳統光源。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,從而光色品質進一步提高,最終人眼舒適度達到進一步改善。

LED應用研發層面

目前應用廠家主要通過采用新型散熱材料、先進光學設計與新型光學材料應用等手段實現LED照明產品的成本優化,同時并保證產品性能。

但在將來,LED照明應用廠家將重點關注這些點:

1、 基于應用場景要求的可互換LED光引擎技術;

2、基于物聯網平臺的LED智能照明系統架構技術;

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

4、基于大面積高效漫射擴散板技術的燈具開發;

5、在線光環境體驗的照明系統解決技術和服務系統;

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。

傳統照明燈具都是圍繞光源形狀尺寸來設計的,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照明產品實現光照流明隨意控制,不再局限于某一區域某一情景中固定的瓦數,這將是一個極大的技術進步。

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