中國LED應關注高端封裝技術

1、李漫鐵：中國LED應關注高端封裝技術深圳雷曼光電科技有限公司總經理李漫鐵于2009年9月6日在深圳會展中心五樓會議廳舉行的2009LED照明技術及發(fā)展論壇上發(fā)表題為幾種前沿領域的LED封裝器件的精彩演講，引起業(yè)界廣泛關注。 深圳雷曼光電科技有限公司總經理李漫鐵點擊此處查看全部新聞圖片    李總指出，LED器件的封裝已經有四十年的歷史，近幾年，隨著LED產業(yè)的迅速發(fā)展，LED的應用領域不斷擴大，對LED器件的封裝形式及性能提出了更高、更特別的要求。為適應各種LED應用領域的不同要求，各LED封裝企業(yè)推出了各種性能先進可靠的LED器件，滿足了應用端的要求，

2、同時也推動了LED封裝技術的進步。     值得關注的前沿領域的LED封裝器件     1、高亮度、低衰減和完美配光的紅、綠、藍直插式橢圓形LED在戶外大尺寸、高亮度、動態(tài)性、耐候性顯示領域，無疑LED顯示屏是唯一的選擇。近幾年，隨著性價比的提高，全彩LED顯示屏已取代單雙色顯示屏成為戶外顯示屏的主流產品，在戶外廣告、信息顯示、舞臺背景、樓宇裝飾、戶外招牌等領域大放異彩。2008年北京奧運會上高科技的LED顯示產品更是讓世人更深刻地認識了LED顯示的優(yōu)勢所在。     目前戶

3、外大型彩色LED顯示屏的顯示器件90%為紅、綠、藍直插式橢圓形LED。由于每平米戶外LED顯示屏包含上萬顆LED器件，每塊上百平米的彩色顯示屏包含有上百萬只LED，故此類顯示屏用途的橢圓形LED屬于高端LED領域，需具備如下主要優(yōu)異特性：高亮度;高抗靜電;一致性(波長、高亮、角度);低衰減;低失效率;紅綠藍配光一致性。     眾所周知，此領域的LED器件在一段時間內被國外品牌所壟斷?？上驳氖?，這兩年，國內封裝技術已有很大的進步，在上述五個方面已有趕超的可能。     高亮度方面，隨著芯片制造工藝的進步，目前國產最

4、高亮度的芯片已能接近或達到國外水平，從而達到高效節(jié)能的目的。     高抗靜電方面，目前的橢圓形LED抗靜電能力已達4000伏(人體模式)，能滿足應用端苛刻的生產和應用環(huán)境。     高一致性方面，波長、亮度通過分光分色機能有效篩分。角度的一致性方面通過精密的固晶、封膠設備和良好的工藝管控，再加上優(yōu)異的橢圓透鏡設計，能夠很好的達到同一機種不同批次角度的一致性，角度的離散性能控制在有效規(guī)格范圍之內。     低衰減方面，通過選用高抗UV性能的外封膠水、性能優(yōu)異的固晶低膠及低熱阻

5、的散熱結構設計，現(xiàn)已能有效控制LED的衰減，尤其是藍色和綠色LED的衰減控制在3000小時20mA常溫點亮后10%以內，從而使紅、綠、藍的衰減保持一致性并很小，使彩色LED顯示屏長時間使用不至于出現(xiàn)亮度下降、色彩失真的現(xiàn)象。     低失效率方面，通過選用高匹配性的封裝物料、先進的封裝工藝和嚴格的品質管控，使得LED器件的失效率在正常工作3000小時內小于30PPM，達到國際同類水平。     紅綠藍配光一致性方面，通過優(yōu)異的電腦光學設計軟件及對封裝特性的透徹了解，設計出高度配光一致性的紅綠藍橢圓透鏡模具，使得LE

6、D全彩顯示屏在任意角度的白平衡具有相對一致性，從而保證LED彩色顯示屏的色彩還原性和逼真性。     以上五項性能的完美結合，才能符合高端全彩LED顯示屏的需求。     目前此類橢圓形紅綠藍LED在戶外全彩LED顯示屏應用中，國產LED已占居半壁江山，其中的高端產品已能與國外產品抗衡。     2、高防護等級的戶外型SMD     貼片型LED簡稱SMD，是一種新型的LED器件，尤其是頂部發(fā)光TOP型SMD具有小尺寸、超薄型、高亮度、

7、大角度等特點。但此類器件往往用于戶內，不具備戶外防護性能。隨著近幾年SMD器件戶外使用需求的增多，尤其是戶外全彩顯示屏及戶外樓宇亮化的需求，高防護等級的戶外型SMD應運而生。     SMD用于戶外全彩SMD顯示屏，具有超小像素點間距、生產效率高、水平垂直角度大、混色效果好、對比度高等優(yōu)點，隨著SMD亮度的提高，現(xiàn)已能滿足20mm點間距戶外顯示屏5000尼特亮度的要求。     戶外高防護等級SMD需滿足耐高溫、耐高濕、耐紫外線的苛刻條件，故在金屬支架與PPA材料的粘合性能、外封膠水的抗UV性能、PPA材料抗UV性

8、能、外封膠水與PPA的粘合性能、外封膠水的滲透性能等關鍵要素上需全面通過選材、試驗工藝和管控來解決。     目前具備高防護等級戶外型SMD技術的公司不多。預計此種類型SMD的推出將極大地推動SMD在戶外顯示照明的應用，減少以前因加裝防水設計而額外支出的成本，并能簡化設計。     3、廣色域、低衰減、高色溫穩(wěn)定性白色SMD     在未來五年內，LED器件的一個重要應用領域將是大尺寸液晶顯示屏背光源，尤其是大尺寸液晶電視。傳統(tǒng)的液晶CCFL背光由于不環(huán)保、能耗高、色域窄、壽

9、命短的缺點，正在被逐步淘汰。據報道，因LED背光源具有長壽命、低功耗、廣色域的優(yōu)點，2009年7月份出貨的筆記本電腦液晶背光源中，LED背光占已有40%的份額。     盡管液晶LED背光源除了白色SMD的解決方案以外，還有RGB混色的解決方案，但因經濟和技術的原因，此方案已基本退出市場，白色SMD成為目前液晶LED背光的主流方案。     用于大尺寸液晶顯示屏背光源的白色SMD需要具備如下性能：高光效;低衰減;廣色域;高色溫穩(wěn)定性。     目前廣色域白色SMD的較領先的光

10、效水平平均在50lm至60lm每瓦，不同尺寸的LED芯片、不同的封裝形式、不同的熒光粉配比會有不同的光效。廣色域白色SMD光效與非廣色域白色SMD的光效還有較大差距，前者只有約60%左右，此方面還有待進一步提高，以降低能耗。     廣色域白色SMD的衰減水平是一項重要指標，除與常規(guī)白色SMD的衰減因素相關外，還主要與廣色域熒光粉的穩(wěn)定性相關，需選擇穩(wěn)定性好的廣色域熒光粉以及相匹配的高性能熒光膠。     白色SMD的色域決定了大尺寸液晶顯示屏色彩鮮艷度和逼真度。故需選擇具有產生RGB三種波峰的高效率熒光粉來實現(xiàn)。

11、目前常見的是RG熒光粉配藍色芯片方案。     廣色域白色SMD的色域穩(wěn)定性將影響整個液晶顯示屏的色彩一致性和穩(wěn)定性，因為液晶背光模組通常由幾百顆SMD組成，這幾百顆SMD的色溫長期穩(wěn)定和一致性將直接影響液晶顯示屏的穩(wěn)定色彩表現(xiàn)。     隨著大尺寸液晶顯示屏背光LED需求的強勁增長，廣色域SMD封裝技術將更加完善和進步。     小結 李總認為，中國是LED封裝大國，也是LED的應用大國。LED應用的強勁需求將會促進中國LED封裝技術的發(fā)展和進步，中國LED封裝企業(yè)有望逐步

12、占領高端封裝技術領域。照明LED封裝創(chuàng)新思路探討目前LED的封裝方法有：支架排封裝，貼片封裝，模組封裝幾種，這些封裝方法都是我們常見和常用的。一，常規(guī)現(xiàn)有的封裝方法及應用領域支架排封裝是最早采用，用來生產單個LED器件，這就是我們常見的引線型發(fā)光二極管（包括食人魚封裝），它適合做儀器指示燈、城市亮化工程，廣告屏，護攔管，交通指示燈，及目前我國應用比較普遍的一些產品和領域。貼片封裝（SMD）是一種無引線封裝，體積小、薄，很適合做手機的鍵盤顯示照明，電視機的背光照明，以及需要照明或指示的電子產品，近年來貼片封裝有向大尺寸和高功率的方向發(fā)展，一個貼片內封裝三、四個led芯片，可用于組裝照明產品。模組

13、封裝也是一種多芯片封裝，在氧化鋁或氮化鋁基板上以較小的尺寸、高的封裝密度封裝幾十個或幾百個LED芯片，內部的聯(lián)線是混聯(lián)型式，即有多個芯片的串聯(lián)、又有好幾路的并聯(lián)。這種封裝主要是擴大功率，用做照明產品。模組封裝由于封裝的密度較高，應用時產生的熱量大，散熱是解決應用的首要問題。采用以上的封裝方法生產的器件，用于生產照明燈具都有一個共同特點：熱阻的道數(shù)較多，難以生產出高質量的照明燈具，且模組本身與散熱器的連接處理要求比較高。目前所有的封裝方法都是將黃色熒光粉（YAG）和環(huán)氧樹脂按不同比列混合均勻，直接點到發(fā)藍光的LED芯片上，再加熱固化。這種常見的做法優(yōu)點是節(jié)約材料，缺點是不利于散熱、熒光粉也會老化

14、。因為環(huán)氧樹脂和熒光粉都不是導熱好的材料，且包裹整個芯片就會影響散熱。對于制造LED照明燈具采用這種方法顯然不是最好的方案。目前國外生產的大功率芯片，0.5瓦以上的白光芯片都是在藍光芯片上涂敷一層均勻的YAG熒光粉漿，外表看去是一粒黃色的立方體，（除用于焊接的二個金墊沒有熒光粉，這種方法比前面常用的方法可提高光效，因此在國外普遍使用。）在封裝時只要將這種白光芯片焊接在設計好的電路板上就可以，省去了涂敷熒光粉的工序。給燈具生產企業(yè)帶來了方便，但目前國內生產芯片的供應商還不能大批量生產此類LED白光芯片。我國是較早開發(fā)LED路燈的國家，目前在國內使用也不錯，原因是國家重視“低碳經濟，2009年我國

15、推行十城萬盞LED路燈，很多城市都有實驗路段，以檢驗LED路燈的可行性，我國是以路燈應用為突破，而國外（歐司朗、日亞、三星等公司）則是以室內照明為突破口，這二種路線究竟誰更具有優(yōu)勢，目前還未見分曉。就我國而言先從LED路燈照明為應用方向，是國情所致，原因是我國國民收入較低，而LED室內照明燈的成本較高，老百姓接受不了。而LED路燈的使用是政府出銀子，LED路燈生產企業(yè)正是看中了這一點。其實LED路燈的工作條件比室內LED照明燈具更苛刻，要求更高，如能做到質量過關（散熱、使用壽命、顯色性、可靠性等），那么再來做室內的LED照明燈就比較容易了。目前國外的LED巨頭都在大量推出幾百款甚至上千款的LE

16、D室內照明燈具，價格在2075美元之間，功率從幾瓦到二十瓦。但它們采用的封裝方法都是前面提及的，唯一飛利浦公司，使熒光粉涂敷在LED燈罩上，被評為2009年最有創(chuàng)意的LED照明產品之一。筆者認為：凡是LED照明燈具其制造都應采用多芯片封裝和模組封裝（模組封裝是一種高密度的多芯片封裝），而且最好是LED芯片直接封裝在燈具主體上，這樣熱阻的道數(shù)最少，可以取得較好的散熱效果?；蛘咴跓艟咧黧w上制成敷有銅箔的線路體，其熱阻也較低，LED照明的功率至少也要幾瓦以上，所以都是多芯片使用，以往的封裝工藝就不適用，必須采用新的方法和工藝。采用多個封裝好的LED器件來組裝LED燈具，很難造出高質量和高可靠的LED

17、燈具的，希望從事LED燈具制造的技術人員能明白這一點。二，熒光粉涂敷工藝的創(chuàng)新模組封裝的熒光粉涂敷，目前所見到的還是將熒光粉漿直接涂敷在芯片上面，同一塊模組的熒光粉還是較一致，但對大批量生產就可能會出現(xiàn)不同的模組用眼睛看出色差來，較好的辦法是使用LED熒光粉薄膜或膜片，薄膜和膜片可以規(guī)?；a，一致性好，LED燈都是多芯片封裝，發(fā)出的光互相混合，經過熒光粉膜或膜片轉換為白光，其色差可以消除。對薄膜和膜片的要求是：1，能透過光線，厚度在0.1-0.5mm之間，熒光粉均勻，外觀平整。2，光轉化效率要高，穩(wěn)定性要好，壽命長，抗老化性好。3，可做成有片基的和無片基的，做成薄片也可，看實施條件和成本。對

18、片基要求是無色透明抗老化好。4，加工成型方便，尺寸任意裁剪，成本低。還有一種方法是將熒光粉和透明塑料按比例混合，通過注塑機和模具，直接生產出帶熒光粉的燈罩來，由燈罩將藍光轉換成白光。這樣就更省事和更方便，由于燈罩轉換的是混合的藍光，故輸出的白光是沒有色差，而且光線比較柔和不會產生眩光。三，為了較好解決LED散熱的難題，應該將燈具設計和封裝一并考慮，將封裝和LED散熱的散熱片做成一個整體，有效減少熱阻的道數(shù)，這是一種很有效和提高燈具散熱的辦法。目前市面上的LED日光燈都不帶散熱片，這樣的燈具是無法做到高功率和高質量以及長壽命。正確的產品設計應該將散熱片一并考慮，工業(yè)化生產是將LED日光燈的散熱器

19、，用模具擠壓出半圓帶翅片的鋁型材，再根據功率的大小裁切出需要的長度，然后制出鋁基銅箔線路，將芯片固定在銅箔上，打金線連接或用幫定機幫定。這樣的燈具散熱效果好，只有二道熱阻，比常用的封裝方法少一到二道熱阻，有效降低芯片的溫度，對提高LED日光燈質量和壽命都能起到作用。另外一種方法是在鋁型材上設計出突條，根據需要銑出許多長方形，在用普通（0.81.0mm厚）pcb線路板按照鋁型材的長方形開長方孔，將pcb線路板粘貼或鉚合在鋁型材上，LED芯片則固定在鋁型材上的長方形突臺上，再用金線將PCB板上的線路和芯片相連。這種生產工藝最好，熱阻只有一道，散熱效果最好，生產LED燈具的廠家應優(yōu)先采用這種方案，其

20、次是再鋁型材上做銅箔線路的方法。只有這樣的創(chuàng)新，才能有效的解決LED長條形燈具的散熱問題，也才能提高LED日光燈的質量和壽命。不斷的探索提升技術，LED照明的未來發(fā)展呈現(xiàn)出艷陽高照之勢.高功率LED室內照明發(fā)展中的燈具技術要求解析· LED照明市場商機為業(yè)界帶來無窮想象空間，LED照明應用已經從過去室外LED跳向室內照明應用。根據Strategies Unlimited統(tǒng)計，未來五年內LED室內照明的發(fā)展將有指數(shù)型增長趨勢。按照估計，至2011年，其產值將高達數(shù)百億美元。尤其是2009年歐盟率先實施禁用白熾燈計劃，以及節(jié)能議題備受關注，造就了LED室內照明巨大的市場機遇和樂觀的前景。

21、下文從散熱技術、光學設計和驅動設計等燈具技術的需求，分析高功率LED 在室內照明領域中的發(fā)展。高功率LED照明的發(fā)展高功率LED照明的發(fā)展取決于兩大元素：一是芯片本身；二是燈具技術，包含散熱、光學、驅動。而外在環(huán)境還需要量看國家以及國際對LED產品的標準制定。一、芯片的發(fā)展     目前，LED 芯片技術發(fā)展的關鍵在于基底材料和外延生長技術?；撞牧嫌蓚鹘y(tǒng)的藍寶石材料、硅和碳化硅，發(fā)展到氧化鋅、氮化鎵等新材料。無論是面向重點照明和整體照明的高功率芯片，還是用于裝飾照明和一些簡單的輔助照明的低功率芯片，技術升級的關鍵都關乎如何開發(fā)出更高效、更穩(wěn)定

22、的芯片。在短短數(shù)年內，借助于包括芯片結構、表面粗化處理和多量子阱結構設計在內的一系列技術改進，LED 在光效方面實現(xiàn)了巨大突破。圖1是LED 芯片結構的發(fā)展示意圖。隨著生產技術的逐漸成熟，LED 量子效率將進一步提高，LED 芯片的光效也將隨之增強。圖1：LED 芯片結構的發(fā)展歷程        薄膜芯片技術是超亮 LED 芯片生產中的核心技術，能夠減少各側面的光輸出損耗，并能借助底部的反射面使 97% 以上的光線從正面輸出（見圖 2）。這不僅顯著提高LED 的光效，還為透鏡設計創(chuàng)造了優(yōu)越的便利條件。圖2：正面光輸

23、出 普通LED與薄膜技術LED 的對比· 二、燈具技術的需求 1散熱技術大眾一直關注燈具的使用壽命。若僅僅依靠使用低熱阻的 LED 元件是未能為燈具裝置構建良好的散熱系統(tǒng)，而必須有效地減小從 PN 節(jié)點到周圍環(huán)境的熱阻，才能大大降低 LED 的 PN 節(jié)點溫度，而成功實踐延長 LED 燈具的使用壽命并提高實際光通量的目標。有別于一般傳統(tǒng)燈具，印刷電路板既是 LED 的供電載體，也是 LED 的散熱載體，所以散熱片和印刷電路板的散熱設計十分重要。除此之外，燈具制造商還須考慮散熱材料的質量、厚度和尺寸以及散熱界面的處理和連接等因素。 2光學設計與傳統(tǒng)燈具比較，定向性和

24、點光源是 LED 最典型的兩大特點，而如何善用 LED 的這兩大特點便是燈具光學設計的關鍵之處。透過 LED 的二元光學設計，LED 燈具能夠達到更好的配光曲線。例如，在室內照明應用中燈具的光線需要十分明亮，則可使用高透光率燈罩提高光提取效率?；蚴菍Ч獍寮夹g應用到燈具中，從而將 LED 點光源更改為面光源，不但能提高燈具的配光均勻度，還可以防止眩光。另外，在一些輔助照明和重點照明應用中，為了突出要照亮的物體而需要特定的聚光效果，在這種情況下，可配合一些聚光透鏡或反射器使用，以達到理想的光學效果。 3驅動設計必須確保 LED 驅動電流為恒流輸出。當 LED 在正向電流下工作時，節(jié)點電

25、壓的相對變化非常小。因此，確保恒定的 LED 驅動電流，基本上等于確保恒定的 LED 輸出電流。此外，燈光控制設計是現(xiàn)今主流驅動設計之一，多用于氛圍照明應用中，可根據不同的環(huán)境實現(xiàn)不同的亮度級別，還能完全實現(xiàn)節(jié)能目標。目前，驅動設計的主要趨勢側重于提高功率因數(shù)、降低驅動功耗、優(yōu)化控制精度和加快響應速度。在設計過程中，電源的設計、印刷電路板的布局和串并聯(lián)方式都是必須考慮的因素。三、設定標準LED 照明是一個嶄新的領域，不但需要設定產品標準、測量標準、控制和接口標準等，而且需要實現(xiàn)進一步的標準化和協(xié)調化。目前市場上質量參差不齊的各種 LED 燈五花八門，大多產品信息并不完善，很容易令消費者誤會。同

26、時，LED 還經常面對OLED等其他高功率光源以及傳統(tǒng)廉價光源的競爭威脅。為了維護和促進行業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展，LED 照明行業(yè)急需設定一套完整的業(yè)界標準。目前，美國能源部正在積極推廣半導體照明的相關標準，中國大陸、中國臺灣、韓國、日本等國家和地區(qū)也正積極推行措施設定 LED 標準。 高功率LED照明的技術挑戰(zhàn)即使 LED 在室內重點照明和裝飾照明應用中已有令人滿意的表現(xiàn)，但是在普通照明和氛圍照明應用中仍然面臨許多挑戰(zhàn)，包括初置成本、色溫較低時的光效、顯色指數(shù)和系統(tǒng)可靠性等。a進一步降低初置成本成本是室內照明中相對比較敏感的因素，特別是在家居照明應用中。盡管 LED 燈型號越來越多，

27、光效也在不斷提高，但是價格高這個問題仍然存在。但是當LED光源價格降低，系統(tǒng)設計的整體優(yōu)化，總成本就必然下降?；叵刖o湊型節(jié)能日光燈首次投放市場時，成本約為 15 美元，如今已降至 1.50 美元以下。因此，可以推斷，隨著市場的不斷發(fā)展，LED 燈的價格很快便能到大眾可以接受的程度。b提高低色溫時的光效4,000K 以下的低色溫通常是室內家居照明的首選。暖白光令整個環(huán)境更加溫暖和放松；而冷白光則給人潔凈、高效、明亮的感覺，較適用于辦公室和室外照明。因為熒光粉的原故，低色溫時 LED 的光效通常會比高色溫時低大約 30% 。· c管理光效和顯色指數(shù)在一般情況下，LED 的光效越高，顯色指

28、數(shù)越低。室內照明通常要求 LED 具有更高的顯色指數(shù)，才能客觀顯示物體的亮度和顏色及達到肉眼直接觀察外部景觀時的真實效果。為此，提高 LED 光效的同時，還需要進一步提高顯色指數(shù)。另一種方法則是在燈具表面添加一些紅光，從而達到顯色指數(shù)超過 90 的效果。d提升高電流驅動期間的效率現(xiàn)時，通?？梢詫?1W LED 的電流從 350mA 加大到 1,000mA。然而，在高電流驅動下，即使光通量增加，整體效能通常也會相對顯著下降。因此，必須平衡系統(tǒng)總成本和光效。如果可以在高電流驅動下提高 LED 的光效，則只要確保提供更高的系統(tǒng)光效，就可以大大減少所需的 LED 數(shù)量，從而大幅減低成本。e進一步縮小

29、LED 的封裝尺寸除了環(huán)保、節(jié)能、無公害外，室內LED還具藝術性、尺寸小和能彰顯個性這些特點。而通過進一步縮小 LED 封裝尺寸，可以令燈具設計更具靈活性和創(chuàng)新空間。對于需要用混合照明以提高顯色性的應用場合，較小的封裝尺寸非常有助于實現(xiàn)混合光透鏡和混合光效設計。f延長使用壽命、提高系統(tǒng)可靠性在一般照明應用中，LED 的整體效率、使用壽命和可靠性必須通過系統(tǒng)優(yōu)化才能得以提升。傳統(tǒng)燈具的系統(tǒng)組裝比較簡單，而 LED 照明系統(tǒng)則涉及多個元件，如圖 3 所示。 LED 光源：緊湊、高效，有多種顏色和輸出功率可供選擇。 電源轉換：將交流電、電池和其他電源高效轉換為安全的低電壓、恒流電

30、源。 控制和驅動：使用電子電路實現(xiàn) LED 的恒流驅動和控制。 熱管理：若要達到更長的使用壽命，控制 LED 節(jié)點溫度顯得十分重要，散熱分析也不可或缺。 光學元件：透鏡、反射器或導光板材料是將光線聚焦在目標區(qū)域必需的光學元件。圖3：LED 照明系統(tǒng)的元件 （LED 燈具 = LED + 電源 + 驅動 + 散熱 + 光學元件）· 應用于室內照明的LED光源介紹如前文所言，小巧、高效都是選擇LED作光源的重要考慮因素。OSLON SSL LED 是歐司朗光電半導體的最新產品，其功率約為 1W。如圖 4 所示，該款 LED 主要設計用于普通室內照明，外形小巧

31、，封裝尺寸僅為 3mm x 3mm，而且性能穩(wěn)定、可靠，發(fā)光效率卓越，最大光效超過 100lm/w。即使在高電流下，它也能維持卓越的發(fā)光效率，進而有效降低燈具的整體成本。且具有極高的可靠性和 80°的光束角，所以能夠順利地將光線投射到外部透鏡上。該款 LED 還是室內照明的聚光燈、臺燈和天花板泛光燈的理想光源。圖4：小型、高效的 OSLON LED由于這款 LED 能夠有效處理高電流，因此可以助消費者創(chuàng)建極其節(jié)能和節(jié)約成本的照明解決方案。就這點而言，OSLON SSL LED 具備成為未來“綠色”光源的所有特性。該款 LED 的熱阻低至 7K/W，散熱管理更加簡單，其小巧的外形更是使

32、設計師可以更靈活地創(chuàng)建復雜精致的照明解決方案。如果需要等別強的光線，則可以與一些燈具搭配使用。除了超白光（色溫為 5,700 6,500K）版本，還有中白光和暖白光（色溫為 2,700 4,500K）版本。表1：OSLON SSL LED 的主要參數(shù)OSLON SSL LED 采用最新的芯片技術制造而成，確保了極高的光效。OSLON SSL  LED 的主要參數(shù)如表1 所示。目前，當工作電流為 350mA 時，光源的超白光（色溫為 5,700K 和 6,500K）典型亮度高達 110lm，光通量最大達到 130lm。當工作電流為 350mA且色溫為 3,000K 時，其典型光效可達

33、75lm/W，亮度則達 85lm。當工作電流為 700mA（暖白光）時，亮度高達 155lm，即可降低單位流明成本的，亦能維持極高的光效，即使少量 LED 亦可實現(xiàn)高標準的照明。例如，只需要七顆 OSLON SSL LED，即可設計出一盞約 15W 的 LED 聚光燈（見圖 5）。當驅動電流為 700mA 時，LED 燈的亮度可達近 1,400lm，而且尺寸非常小巧。有賴它的 80° 光束角，搭載反射器或透鏡時，光效仍非常高。即使將散熱和光損耗考慮在內，燈具的最終光通量也可超過 1,000lm。此外，當需要不同的色溫或顯色指數(shù)時，這七顆 LED 中只有少數(shù)須更換為暖白光或其他單色 O

34、SLON SSL LED。這樣，既可獲得任何色溫或更高的顯色性，也大大增加 LED 燈的設計靈活度。圖5：采用七顆 OSLON LED 制成的 LED 聚光燈小結：LED目前雖已廣泛應用于室外照明工程特別是景觀照明中，但在室內照明工程中，LED 的應用仍在起步階段，主要是因為初置成本過高，另一個原因則是室內LED照明對光線的顏色質量要求更高。隨著LED 技術的快速發(fā)展以及LED光效的逐步提高，LED 的應用將越來越廣泛。特別是隨著全球性能源短缺問題的日益嚴重，人們越來越關注 LED 在照明市場的發(fā)展前景，LED 將是取代白熾燈、鎢絲燈和熒光燈的潛力光源。此外，在室內燈具設計方面，LED 將趨向

35、節(jié)能化、人性化和藝術化。而OSLON SSL LED 符合室內照明應用的各種要求：它不僅封裝尺寸小至3mm x 3mm，而且性能穩(wěn)定可靠；它的最大光效超過100lm/w，即使在高電流下也能保持卓越的光效，進而有效降低燈具的整體成本；此外，因為其80°光束角，所以能夠順利地將光線投射到外部透鏡或反射器上?？傊?，OSLON SSL LED 是室內燈具的理想光源。白光LED應用于室內照明的分析與探討摘要：白光LED具有發(fā)光效率高、功耗低、壽命長、環(huán)保等很多其它傳統(tǒng)照明光源無法比擬的優(yōu)勢。因此被認為是取代白熾燈跟熒光燈最具潛力的照明光源。本文根據目前半導體照明的最新研究進展，介紹了GaN基白

36、光LED應用在室內照明領域的發(fā)展趨勢，從視覺指標、光學參數(shù)、封裝技術、價格等方面出發(fā)，指出了白光LED在日常照明普及過程中的一些主要問題，并對這些問題做了詳細的分析與探討。針對現(xiàn)有可行的解決方法，對發(fā)展前景做了進一步展望。關鍵詞：白光LED;室內照明；大功率引言世界各國紛紛倡導使用節(jié)能環(huán)保型光源，白熾燈由于發(fā)光效率低、耗電量大、壽命短，將逐步被淘汰。熒光燈因其具有節(jié)能、高效等優(yōu)勢，已成為照明界的佼佼者，在照明設計方面，業(yè)已形成了一套豐富的經驗。LED的出現(xiàn)將給白熾燈和熒光燈帶來巨大挑戰(zhàn)，被認為是下一代高效的綠色照明光源。專業(yè)人士強調：照明市場在 2010年將成為白光 LED最具潛力的應用領域。

37、1、白光LED的產生機理目前制備白光LED有三種方法：第一種方法是把紅、綠、藍（RGB）三種芯片封裝在一起混合發(fā)出白光，簡稱MCLED（multi-chipLED）；另一種方法就是通過熒光粉轉換得到白光LED,稱為PCLED（phosphorconvertedLED），包括藍光LED芯片加YAG黃色熒光粉、紫外LED芯片加RGB熒光粉；此外還有MOCVA直接生長多有源區(qū)的白光技術。相比之下MCLED的綜合性能好，但是綠光轉換效率低、成本高；藍光LED生成白光技術比較成熟，已經開始應用于照明行業(yè)。這種LED的發(fā)光原理就是GaN基藍光 LED芯片發(fā)出的藍光（p=465nm;Wd=30nm），其中有

38、一部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發(fā)出的黃光相混合產生白光，如圖1所示。2、LED燈具現(xiàn)狀及其不足白光LED燈在要進入普通家庭，必須達到室內照明標準，保證正常的工作、學習和生活。現(xiàn)在市面上已經出現(xiàn)各種LED室內照明燈具，但是照明效果還不太理想，與普通照明要求還相差太遠，表1是目前LED燈具與傳統(tǒng)光源性能參數(shù)的比較：從表1來看，白光LED應用于室內照明的憂勢還未能充分體現(xiàn)，LED燈具還存在著很多方面的不足。2.1 顯色指數(shù)、色溫LED室內照明燈具與普通的LED指示燈不同，要接近自然光的效果，使被照物在光源的照射下無失真。因此，顯色指數(shù)跟色溫就顯得尤為重要。顯色指數(shù)Ra是指物體在被照光源下的

39、顏色與在日光照射下的顏色的相符程度，顯色指數(shù)越低就說明物體在被照光源下失真度越高，它是衡量人眼對光源視覺質量的指標。色溫是衡量光源色的指標，色溫偏低表示光色偏暖（紅色），偏高則表示光色偏冷（藍色）。利用PCLED中藍光LED+YAG黃色熒光粉制成的白光LED,由于其光譜中缺失紅色部分，顯色性較差，難以滿足低色溫的照明要求，而MCLED則可以通過選擇合適的波長跟強度來獲得更好的顯色指數(shù)，但是芯片性能的差異使得驅動電路過于復雜，圖2是 NICHIA兩種白光光譜的對比。目前白光LED大多采用藍光LED加熒光粉合成，其電光轉換效率的改善是因為人眼對藍綠光比對紅光更為敏感；導致目前高亮度白光LED色溫偏

40、高，為了達到更好的視覺效果，要通過增加紅色成分來改善，國內外很多機構已經采用不同的方法研制出能夠被藍光芯片有效激發(fā)的紅色熒光粉，如何保證熒光粉發(fā)光效率更高、化學性能更穩(wěn)定是目前重要的研究課題。其次，在一定的色溫范圍內，還要注重熒光粉的配比跟涂敷工藝，這對制造出高顯色性、低色溫的白光LED也是至關重要的。2.2 發(fā)光效率、光通量與價格我國目前白光LED燈的發(fā)光效率已經達到6080Imlm/W,跟熒光燈水平相當，但是在價格上與之相比還有一段距離。以40W熒光燈為例，按其發(fā)光效率60lm/W來算，其光通量為2,400lm,而一支15W的LED日光燈管，要達到熒光燈的光通量標準，發(fā)光效率要在150lm

41、/W以上，目前為止還相差甚遠，況且價格高出熒光燈數(shù)十倍。顯然，LED燈要替代熒光燈，光效和價格是兩大瓶頸。隨著LED芯片技術的發(fā)展，外量子效率的不斷提高，光效也在飛速上升。2008年7月德國歐司朗公司宣布，新研發(fā)的白光LED在350mA的電流下光效達到136lm/W,2008年10月美國科銳公司在瑞士召開的一家研討會上宣布白光LED實驗室水平達157lm/W;日本日亞早在 2006年底就生產出150lm/W的白光LED,進過多次的改良后于目前開始量產。國內也在提高光效和降低價格方面取得了突破性的進展，按1W白光LED來算，光效從2003年的30lm/W上升到2007年的7080lm/W,價格從

42、56美元下降到23美元，如今已經提升到8090lm/W.實驗室水平已經超過100lm/W,例如佛山國星通過改進封裝工藝，研發(fā)出115lm/W的1W級大功率芯片，這標志著我國離半導體照明產業(yè)目標（如圖3）之路越來越近。2.3 封裝技術與散熱白光LED燈具內部構造通常是由LED模塊和控制系統(tǒng)組成，目前廠家大多利用5高亮度白光LED直接封裝在PCB板上，采用盡可能多的LED來增加光通量跟亮度。這樣，LED支架與PCB板之間的熱效應加劇，光衰嚴重，壽命上還遠遠達不到理論上 LED光源的幾萬小時，而且 LED過多導致驅動電路復雜、二次光學設計成本增加。因此，LED燈具需要采用大功率封裝技術。首先是單個大功率LED芯片封裝。大功率芯片在發(fā)光效率跟光通量方面都要優(yōu)于小功率LED,用一個替代十幾甚至幾十個小功率LED;降低燈具成本，簡化驅動電路，是目前值得推廣的一種封裝形式