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LED照明技术:解读芯片、封装、应用三大层面 时间:2018-08-27 20:31:55 点击:2249

LED照明技术持续发展及社会对能源危机日益重视的今天,LED照明行业迎来全面爆发期,吸引众多资金及企业涌入,由此照明市场的竞争也日益激烈。

如果从LED照明技术的发展来看,可以从三个方面来讲,一个是芯片层面,一个是封装层面,一个是应用层面。芯片层面主要关注LED的制成技术;封装层面主要是如何把LED芯片转换成可以用来照明的灯珠或是光源;LED应用层面技术发展相对复杂,主要包括电子控制技术的发展、新型材料的发展和使用,环境照明质量评价技术的发展和完善。

芯片层面

一直以追求高的发光效率为LED芯片技术发展的动力。倒装技术是目前获取高效大功率LED芯片的主要技术之一,衬底材料中蓝宝石和与之配套的垂直结构的激光衬底剥离技术(LLO)和新型键合技术仍将在较长时间内占统治地位。

但在不久的将来,采用金属半导体结构,改善欧姆接触,提高晶体质量,改善电子迁移率和电注入效率,同时通过LED芯片外形表面粗化和光子晶体,高反射率镜面,透明电极改善提取光效率,那时白光LED的总效率可达到52%。

随着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数越来越多,从而降低单颗芯片的成本,另一方面单芯片功率越做越大,如现在是3W,将来会往5W、10W发展。这对有功率要求的照明应用可以减少芯片使用数,降低应用系统的成本。

总之,倒装法、高电压、硅基氮化镓仍将是半导体照明芯片的发展方向。

封装层面

芯片级封装、LED灯丝封装、高显色指数及广色域将是未来封装工艺的发展趋势。采用透明导电膜、表面粗化技术、DBR反射器技术来提升LED灯珠的光效正装封装仍然是技术主流;同时倒装结构的COB/COF技术也是封装厂家关注的重点,集成封装式光引擎将会成为下一季研发重点。

去电源方案(高压LED),COB/COF应用的普及:在成本因素驱动下,去电源方案逐步成为可接受的产品,而高压LED充分迎合了去电源方案,但其需要解决的是芯片可靠性。凭借低热阻、光型好、免焊接以及成本低廉等优势,COB应用在今后将会得到广泛普及。

另外,中功率将成为主流封装方式,目前市场上的产品多为大功率LED产品或是小功率LED产品,它们虽各有优点,但也有着无法克服的缺陷,而结合两者优点的中功率LED产品应运而生。

还有就是新材料在封装中的应用。耐高温、抗紫外以及低吸水率等更高环境耐受性的材料,如热固型材料EMC、热塑性PCT、改性PPA以及类陶瓷塑料等将会被广泛应用。

对于光品质的需求,针对室内照明方面,LED显色指数CRI 以80为标准,以90+为目标,尽量使照明产品的光色接近普朗克曲线,这样才能改善LED的光品质,今后室内照明也将更关注光的品质。

通过优化LED封装技术,光效进一步提高,目前已经超过200lm/W,远高于其他大量使用的传统光源。LED灯珠的散热性能将进一步改善,可靠性进一步提高,灯珠的寿命也会进一步延长,从而光色品质进一步提高,最终人眼舒适度达到进一步改善。

LED应用研发层面

目前应用厂家主要通过采用新型散热材料、先进光学设计与新型光学材料应用等手段实现LED照明产品的成本优化,同时并保证产品性能。

但在将来,LED照明应用厂家将重点关注这些点:

1、 基于应用场景要求的可互换LED光引擎技术;

2、基于物联网平台的LED智能照明系统架构技术;

3、基于可靠性设计的LED照明灯具开发,使用周期内保持颜色/亮度一致性的高性能LED照明灯具开发;

4、基于大面积高效漫射扩散板技术的灯具开发;

5、在线光环境体验的照明系统解决技术和服务系统;

6、LED光源的色彩丰富特性,这使得情景照明也将是LED照明的核心竞争力。

传统照明灯具都是围绕光源形状尺寸来设计的,尺寸固定。

而LED照明灯具的特点是:

灯具形状自由,外观创意;

灯具尺寸自由,大小灵活;

灯具光量自由,按需照明;

灯具光谱自由,光色灵动;

灯具位置自由,安装随意。

未来LED灯具形状将不再局限于传统灯具的形状,而倾向于形状自由化和隐藏性。形状自由一方面满足个性需求,另一方面则可作为装饰品进行点缀;而LED的隐藏性将以嵌入式的形式让照明灯具隐藏起来但又无处不在。

同时LED照明产品实现光照流明随意控制,不再局限于某一区域某一情景中固定的瓦数,这将是一个极大的技术进步。