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从芯片 、封装 、应用三大层面解读LED照明技术

从芯片 、封装 、应用三大层面解读LED照明技术

2018-10-12 09:58

       在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 。

智能照明:未来发展趋势

       智能照明是指利用智能客户端进行信息收集 、处理和操控,通过对灯光进行亮度调节 、灯光开关机分布控制 、光谱调节控制 、场景设置等功能 ,达到安全 、节能 、健康 、舒适等特点 。

       智能照明技术的特点包括分布式 、遥控遥测 、开放式 、兼容性 、互动性等 。

       要达到智能照明 ,需要具备客户端智能操作技术和数据采集技术、互联网数据传输技术 、云端大数据管理分析技术 、客户在线体验的情境照明技术 ,只有以这些技术为基础 ,才能真正实现智能照明 。

       未来对智能化照明的的要求就是个性化展示 、简易操控 、情绪感应 。

       家居照明因其照明需求较为简单 ,较易操控,因此智能LED照明会从这里出发 。但随着技术的发展 ,未来即使在公共场合,也需一个良好的照明系统 ,比如户外景观照明对智能化的需求就非常高 ,但技术难以满足需求 。

       如何突破户外照明 、商业照明等公共场所智能照明的技术瓶颈 、价格障碍也已经成为亟待解决的问题 。

       智能化是未来生活的必然趋势 。LED灯具智能化只是各种家居设备智能化的一小部分 ,企业必须要通过技术研发让灯具变得智能与多样 ,以迎合客户的个性化需求 。但是目前智能照明技术由于成本过高 、产品匹配性较差等问题,致使LED智能照明产品无法普及 。

       随着技术改进 、产品性能趋向稳定、成本降低 ,智能化LED灯具肯定会广泛流通于市场 。LED企业是否掌握了智能照明技术 ,并且设计出迎合市场需求的产品和智能控制系统,在很大程度是决定了该企业能否长期发展 。

从使用场景来看 ,场景不同 ,照明需求也不一样 。LED室内照明作为LED照明的“一支洪流” ,其发展经历三个主要阶段:

一 、完善产品性能 。

       在这一阶段LED企业着重提高产品效能 ,保证LED产品的照明质量 ,诸如提高LED光源 、MR16灯杯及LED模组等产品的效能 ;

二 、优化成本。

       这个阶段 ,企业要尽量缩短产品回收周期,增加自身产品容量,通过提升产品研发技术 ,从而生产出为客户所接受的高性价比的产品 ;

三 、引领光的数字化 。

       室内照明的质量有三个重要的衡量指标:物理指标 、生理指标和心理指标 。不同的光照环境会影响消费者的心跳 、血压等生理指标 ,从而影响到消费者的心理舒适度 。在照明应用上 ,生理指标和心理指标更为重要 。

       未来的室内照明将不会太关注光效 ,而会更注重光的品质 ,更关注客户的情感体验 ,通过对光的感悟营造出愉悦环境,还有不同观察方向的灯具色差 。LED产品本身色差和色漂、频闪都会影响室内照明效果 。

       当前国内LED照明应用技术较为分散 ,同质化产品 、劣质产品充斥LED照明市场,致使市场混乱 、竞争无序 。国内众多LED企业正处于学习阶段 ,而非自主创新 。许多中小企业着眼于短期利益 ,另一方面也没有足够资源 、时间投入到产品研发中 ,致使LED产品良莠不齐。而国际照明企业的LED产品质量 、性能 ,尤其在光学设计 、产品智能控制等方面均优于国内产品 。

       针对这一现状 ,小型LED企业在前期阶段 ,可通过购买行业协会的技术,或者通过企业营销实力发展企业;企业规模达到中型阶段 ,则需转变发展战略 ,通过对市场进行深入调研,明确LED照明产品未来发展趋势,积极投入大量资源提升研发实力 ,与群雄角逐LED照明市场 。

       LED照明行业将不断的进行资源整合 ,LED照明企业掌舵人要具备敏锐市场洞察力 ,加大投入提升产品研发能力 ,积累核心竞争力 ,才能在未来的竞争中立于不败之地 。

                                                                                                                                                                                                                                     来源-LED网

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