LED半導(dǎo)體照明封裝及應(yīng)用技術(shù)的最新進(jìn)展

時(shí)間:2013-05-30

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:由于發(fā)展起始時(shí)間相對(duì)落后,我國的LED半導(dǎo)體照明在封裝及應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)也受到了高性能輔料等外國專利或產(chǎn)品的制約。相比于上游由于在芯片外研、原材料、生長設(shè)備等方面先發(fā)技術(shù)及核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)缺失并受外國技術(shù)封鎖,中下游的自主創(chuàng)新及專利申請(qǐng)情況則與國外處于同一起跑線。

在LED產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中,封裝和應(yīng)用位于產(chǎn)業(yè)鏈中下游,完成將LED產(chǎn)品由芯片(Chip)向管芯(Diode)及器件(Device or Components)轉(zhuǎn)變并最終實(shí)現(xiàn)照明應(yīng)用產(chǎn)品,是LED產(chǎn)品作為半導(dǎo)體照明光源真正進(jìn)入市場并取代傳統(tǒng)照明光源的直接環(huán)節(jié)。

由于發(fā)展起始時(shí)間相對(duì)落后,我國的LED半導(dǎo)體照明在封裝及應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)也受到了高性能輔料等外國專利或產(chǎn)品的制約。相比于上游由于在芯片外研、原材料、生長設(shè)備等方面先發(fā)技術(shù)及核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)缺失并受外國技術(shù)封鎖,中下游的自主創(chuàng)新及專利申請(qǐng)情況則與國外處于同一起跑線。由于我國作為傳統(tǒng)照明產(chǎn)品輸出大國以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)集中的先天特點(diǎn),在LED封裝及應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)規(guī)模處于國際領(lǐng)先水平。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國LED照明應(yīng)用產(chǎn)品的產(chǎn)量占全球60 %以上,業(yè)已成為LED照明產(chǎn)品的全球制造基地。

但作為LED產(chǎn)業(yè)中下游,一方面仍然受上游及材料領(lǐng)域國外核心產(chǎn)品及專利限制,另一方面企業(yè)規(guī)模偏小,產(chǎn)業(yè)集中度低,重復(fù)低水平投資建設(shè)現(xiàn)象也較為嚴(yán)重,市場競爭無序。同時(shí),相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、檢測和認(rèn)證體系建設(shè)仍待加強(qiáng),服務(wù)支撐體系尚需完善。

作為新型照明技術(shù),半導(dǎo)體照明仍處于不斷發(fā)展的上升期,技術(shù)水平和指標(biāo)仍在不斷被刷新。在這樣的大背景下,必須要堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新,突破國外專利封鎖,加強(qiáng)新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品開發(fā),培育具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和較強(qiáng)競爭力的核心產(chǎn)品,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),建立以市場需求為導(dǎo)向、以行業(yè)龍頭企業(yè)為骨干的LED產(chǎn)業(yè),加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展宏觀指導(dǎo),形成有利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策及配套環(huán)境,充分發(fā)揮市場配置資源的基礎(chǔ)作用,規(guī)范市場競爭行為,實(shí)現(xiàn)我國LED照明產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國際先進(jìn)水平,真正實(shí)現(xiàn)LED半導(dǎo)體照明的美好藍(lán)圖。

2. 封裝

2.1. 概述

LED封裝技術(shù)借鑒了分立器件封裝技術(shù),并有很大的特殊性,即除了常規(guī)的電氣互連和機(jī)械性保護(hù)以確保管芯正常工作的同時(shí),更強(qiáng)調(diào)光學(xué)、熱學(xué)方面的設(shè)計(jì)創(chuàng)新和技術(shù)要求。特別是隨著LED芯片技術(shù)的日趨成熟,LED功率化、多應(yīng)用領(lǐng)域的趨勢日趨顯著,對(duì)于封裝技術(shù)的要求也日趨嚴(yán)格。

LED封裝格式從早期小功率插件式(through-hole)封裝,逐漸發(fā)展出表貼式器件(surface mounting device,SMD)封裝、功率型(high power)封裝以及多芯片(multi chips on board,MCOB)封裝等格式。根據(jù)芯片封裝時(shí)的位置也可以分為正裝、倒裝(flip chip)、垂直結(jié)構(gòu)等封裝格式。LED封裝材料涉及支架、基板、熒光粉、硅膠、固晶膠、透鏡、鍵合金線(合金線)、散熱熱沉等。

隨著LED的大功率化,特別是大功率白光應(yīng)用的需求,LED封裝需要達(dá)到的功能更為清晰和明確:1、管芯保護(hù),提高芯片和器件運(yùn)行的可靠性,增強(qiáng)防靜電沖擊,抗機(jī)械震動(dòng)能力;2、加強(qiáng)散熱,降低芯片結(jié)溫,延長芯片、熒光粉壽命;3、光學(xué)優(yōu)化,通過涂敷熒光粉實(shí)現(xiàn)光譜,提高出光效率同時(shí)優(yōu)化并實(shí)現(xiàn)特定出光分布;4、電學(xué)管理,優(yōu)化并完成多芯片串并連,甚至實(shí)現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)變或電源控制。

2.2. LED封裝是材料學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)綜合課題

LED封裝技術(shù)是隨著LED管芯技術(shù)進(jìn)步以及半導(dǎo)體照明需求的發(fā)展而逐漸演化過來。由于LED屬于利用半導(dǎo)體材料能帶進(jìn)行電致發(fā)光,因而其本質(zhì)上有別于傳統(tǒng)照明工具,屬于冷光源,并且器件的發(fā)光效率隨工作溫度的增加而下降,因此散熱技術(shù)或稱為熱管理技術(shù)成為LED封裝所要解決的首要問題。其次,由于LED具有體積小、光通量大的特點(diǎn),在實(shí)際應(yīng)用中,盡可能高效的利用光能同時(shí)避免眩光導(dǎo)致用戶不適,是充分體現(xiàn)半導(dǎo)體照明高效、節(jié)能優(yōu)勢的必要條件,因此光學(xué)管理在LED封裝中同樣具有重要意義。第三,隨著芯片外延技術(shù)的提升,LED性能不斷優(yōu)化,導(dǎo)致封裝器件失效的主要原因已經(jīng)從芯片本身轉(zhuǎn)變?yōu)橛捎诜庋b材料的老化、腐蝕、斷裂等因素,因此對(duì)于封裝材料提出了更高要求。最后,隨著半導(dǎo)體照明對(duì)大功率、高光通量器件的需求的增加,多芯片封裝、高壓驅(qū)動(dòng)封裝、超高功率封裝等方案不斷出現(xiàn),而這些新方案對(duì)于靜電保護(hù)、電氣拓?fù)涞入妼W(xué)性能提出了更高要求。同樣,上述熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)方面的技術(shù)進(jìn)步必然要求具有更優(yōu)良熱學(xué)性能、光學(xué)性能以及電學(xué)性能的高性能、新型封裝材料的出現(xiàn)。而作為具體的應(yīng)用方案,也要求人們提出更好、更優(yōu)、更具有創(chuàng)新精神的新的封裝格式??梢哉fLED封裝技術(shù)的進(jìn)步,必須綜合考慮相關(guān)領(lǐng)域材料特性、結(jié)構(gòu)性能以及彼此影響,是材料學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)的交叉領(lǐng)域研究課題。

2.3. 三維封裝和多功能系統(tǒng)集成封裝技術(shù)的探索和開發(fā)

LED封裝格式直接影響LED器件及下游產(chǎn)品的性能。由于外延襯底及外延技術(shù)的特性,LED芯片多采用共面電極方式,而封裝時(shí)多采用平面電氣互聯(lián)方案,采用鍵合金線引出。為了絕緣等需求,封裝時(shí),電氣層與封裝熱沉之間增加絕緣層或直接采用絕緣陶瓷作為熱沉,封裝器件的散熱受絕緣層的導(dǎo)熱系數(shù)限制。特別是正面出光封裝方案,由于外延襯底(如藍(lán)寶石)的導(dǎo)熱系數(shù)低,散熱性能受到極大限制。

隨著LED芯片的功率密度越來越大,多芯片、大功率封裝需求進(jìn)一步增加,對(duì)LED封裝方案的散熱性能提出了更高要求。高壓驅(qū)動(dòng)、交流驅(qū)動(dòng)等新型技術(shù)的出現(xiàn),也令傳統(tǒng)平面式電氣互聯(lián)封裝方案面臨窘境。而越來越廣的應(yīng)用場合,對(duì)LED封裝提出了更多更細(xì)的要求,對(duì)LED器件的集成度、系統(tǒng)化要求也越來越高,功能化要求日益突出。

借鑒傳統(tǒng)IT行業(yè)封裝概念,已有包括倒裝LED、垂直結(jié)構(gòu)LED等封裝方案為行業(yè)采用,但應(yīng)用范圍相對(duì)較小。基于倒裝方案,利用金屬焊點(diǎn)進(jìn)行傳熱,可以有效降低芯片與封裝熱沉之間的熱阻,但其散熱性能受焊點(diǎn)金屬材質(zhì)、焊點(diǎn)面積等因素影響,其工藝成本也為之增加。而垂直結(jié)構(gòu)的封裝方案,由于剝離了低導(dǎo)熱系數(shù)的外延襯底或采用導(dǎo)電材料作為外延襯底,并可以實(shí)現(xiàn)大面積金屬共晶焊技術(shù)增加導(dǎo)熱通道面積,因此具有最優(yōu)異的散熱性能,但受限于透明電極材料并且其成本也是最高。

三維封裝技術(shù),對(duì)設(shè)計(jì)思路和理念、材料特性以及封裝技術(shù)本身提出更多創(chuàng)新性要求。作為三維封裝技術(shù)的一種可能,三維打印技術(shù)從出現(xiàn)到今天,有了長足進(jìn)步,并在制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件、藝術(shù)創(chuàng)意設(shè)計(jì)等領(lǐng)域有了應(yīng)用,其基于塑料噴射、粉末融合等方案的設(shè)備已經(jīng)有了商業(yè)化應(yīng)用,但從進(jìn)行工業(yè)化大批量生產(chǎn)的角度而言,仍存在許多需要克服的缺點(diǎn),如多材料復(fù)合制備、材料間熱應(yīng)力平衡控制、制備速度和生產(chǎn)效率等??梢哉f直接實(shí)現(xiàn)基于三維打印的封裝技術(shù),對(duì)于LED產(chǎn)業(yè)而言仍是較為遙遠(yuǎn)的設(shè)想。但基于三維打印概念,我們可以探索LED封裝新設(shè)計(jì)方案以及制備工藝,如新的熱電分離封裝技術(shù)、基于分層制造的封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。

作為最為成熟并有望應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的三維打印技術(shù),基于納米導(dǎo)電材料的三維電極打印技術(shù)在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多層曲面線路制備方面已經(jīng)在某些電子工業(yè)中開始探索并得到應(yīng)用。相比與傳統(tǒng)電子線路制備方法,基于三維打印的電路制備方案,可以實(shí)現(xiàn)零材料損耗、避免光刻腐蝕、減少模版制備等等,從而減少污染、節(jié)約成本,更能通過計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、修改、制備的快速實(shí)現(xiàn)。而利用快速自固化打印材料,可以實(shí)現(xiàn)懸空電路,甚至實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)鍵合金線相同功能但無法實(shí)現(xiàn)且更為復(fù)雜、性能更優(yōu)的立體電路。也可以利用高粘性打印材料在復(fù)雜曲面襯底以及垂壁上進(jìn)行零距離、貼合表面的電路加工制備,克服傳統(tǒng)鍵合金線機(jī)械性能缺陷,也彌補(bǔ)傳統(tǒng)光刻制備工藝的難題。

基于三維打印的電路制備技術(shù),尚需要解決許多問題,如:

高性能打印電極材料。探索適用于打印的高性能導(dǎo)電材料,快速可控自固化輔助材料、高附著力輔助材料以及高絕緣性能材料,探索各種材料自身性能、打印控制參數(shù),探索不同材料之間混合后打印材料性能以及包括應(yīng)力消除在內(nèi)的控制方法和參數(shù)。實(shí)現(xiàn)室溫適用、高性能、多適應(yīng)性打印電極材料以及打印方案,建立健全材料性能數(shù)據(jù)庫、混合材料性能數(shù)據(jù)庫。

高精度打印系統(tǒng)。包括高精度定位平移系統(tǒng)、高精度打印噴頭、高精度反饋伺服系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)微米級(jí)加工精度、快速高效打印速率。

快速襯底探測、建模技術(shù)?;谌S打印概念實(shí)現(xiàn)復(fù)雜襯底表面制備,一般需要事先輸入襯底模型以進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和打印控制。因此,可以進(jìn)行快速襯底探測、建模的輔助系統(tǒng)有助于實(shí)現(xiàn)更有效的三維打印電路制備,或進(jìn)行伺服反饋。

多噴頭聯(lián)動(dòng)技術(shù)。目前三維打印的重要瓶頸是打印速率導(dǎo)致的生產(chǎn)效率相對(duì)較低?;诙鄧婎^聯(lián)動(dòng)的三維打印技術(shù),是提高三維打印速率特別是大面積產(chǎn)品上生產(chǎn)效率較為理想的解決方案之一。實(shí)現(xiàn)多噴頭聯(lián)動(dòng),需要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)模型進(jìn)行快速有效的分解和噴頭之間功能劃分,同時(shí),規(guī)劃好機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)伺服動(dòng)作以及反饋控制。設(shè)計(jì)并探索合理的并行聯(lián)動(dòng)方案或流水聯(lián)動(dòng)方案,需要在高精度打印系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步探索并實(shí)現(xiàn)高精度、多噴頭打印技術(shù),并制備打印系統(tǒng)。

從長遠(yuǎn)來看,加快針對(duì)三維封裝的封裝結(jié)構(gòu)、封裝材料以及系統(tǒng)化集成方案的探索和研究,減少或?qū)崿F(xiàn)無鍵合金線的封裝方法,采用類似集成電路的封裝概念,有助于實(shí)現(xiàn)更優(yōu)良的器件散熱能力,解決電、熱傳輸矛盾,實(shí)現(xiàn)更小封裝尺寸,并有望實(shí)現(xiàn)多功能系統(tǒng)級(jí)封裝(system in package,SiP)LED,滿足日益復(fù)雜的LED應(yīng)用要求。

2.4. 高光效、高顯色指數(shù)、長壽命熒光粉開發(fā)及其涂覆技術(shù)研究

1997年,日本日亞(Nichia)公司首先采用GaN基藍(lán)光芯片結(jié)合YAG:Ce黃光熒光粉產(chǎn)生二元白光的作為白光照明方案,并申請(qǐng)了專利。該技術(shù)路線也成為半導(dǎo)體白光照明的主流技術(shù)路線。

2013年2月美國科銳(Cree)公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了276 lm/W的實(shí)驗(yàn)室芯片效率,其量產(chǎn)瓦級(jí)芯片的效率也以達(dá)到200 lm/W以上水平,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)光源的發(fā)光效率。作為不可或缺的部分,高效熒光粉成為實(shí)現(xiàn)高效半導(dǎo)體照明的重要保障。

基于釔鋁石榴石(YAG)的熒光粉技術(shù),在紅光部分性能較差,難以滿足低色溫照明需求,其與藍(lán)光芯片結(jié)合的二元白光技術(shù)也難以滿足高顯色指數(shù)照明需求。同時(shí)其相關(guān)核心專利大部分集中在國外公司手中,對(duì)我國熒光粉產(chǎn)業(yè)的自主化也產(chǎn)生了較強(qiáng)的技術(shù)壁壘。

為克服YAG熒光粉的不足,實(shí)現(xiàn)更高品質(zhì)半導(dǎo)體照明方案,新型熒光粉方案、特別是高效紅光熒光粉技術(shù)也不斷被開發(fā)出來。如基于硅酸鹽的熒光粉,可以實(shí)現(xiàn)更寬的激發(fā)譜、更豐富的熒光范圍,并可通過改變或調(diào)整摻雜元素實(shí)現(xiàn)較好的激發(fā)效率,也可滿足不同色溫需求,但其發(fā)光效率、熱穩(wěn)定性以及耐濕性等性能也有待進(jìn)一步提升。

相比之下,氮化物及氮氧化物熒光粉技術(shù)因具有獨(dú)特的激發(fā)光譜特性( 激發(fā)范圍紫外至藍(lán)光) 以及優(yōu)異的發(fā)光特性( 發(fā)射綠光至紅光) ,且耐溫特性和化學(xué)穩(wěn)定性均優(yōu)于鋁酸鹽黃粉,受到了白光LED 業(yè)界的極大關(guān)注。雖然日本國家材料研究所最早開始相關(guān)研究并取得了較多成果,但其專利池及相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)仍有突破空間。氮化物、氮氧化物熒光粉制備需高溫高壓環(huán)境,且技術(shù)尚待進(jìn)一步成熟,目前仍無法徹底替代YAG。

基于量子點(diǎn)技術(shù)方案,也可以實(shí)現(xiàn)較高效率熒光粉方案,并且該技術(shù)從原理上可以實(shí)現(xiàn)完整的熒光光譜和逐步調(diào)節(jié),并有望比傳統(tǒng)熒光粉技術(shù)實(shí)現(xiàn)更低的成本。但基于量子點(diǎn)的熒光粉技術(shù)距離產(chǎn)業(yè)化仍有距離,其耐熱性及穩(wěn)定性仍需進(jìn)一步提高。

據(jù)GG-LED統(tǒng)計(jì),我國2012年熒光粉市場除英特美、日本根本化學(xué)等外企公司仍局前兩名并占據(jù)較高市場占有率外,以有研稀土等為代表的國內(nèi)熒光粉企業(yè)在高性價(jià)比熒光粉產(chǎn)品及產(chǎn)能上增長迅速,自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面也有較大突破。

LED燈具的壽命除了由于電氣失效導(dǎo)致的壽命終結(jié)之外,因?yàn)闊晒夥凼б鸸馑ザ鴮?dǎo)致的失效也是重要因素。相比與LED本身,熒光粉的耐熱性更差,因此探索更高熱穩(wěn)定性熒光粉技術(shù),或開發(fā)新型熒光粉涂敷技術(shù)(如遠(yuǎn)程熒光粉,remote phosphor),是除了開發(fā)高效熒光粉之外,同樣重要的研究課題。

遠(yuǎn)程熒光粉方案,通過將熒光粉與芯片分離,降低了熒光粉工作環(huán)境溫度,極大地提升了熒光粉穩(wěn)定性,延長了使用壽命,同時(shí)令許多新型熒光粉的應(yīng)用成為可能,并提供了如多層涂敷、分層分色涂敷等新的熒光粉涂敷技術(shù)的發(fā)揮空間,有望徹底解決LED眩光問題,提升LED光源品質(zhì)。

實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量半導(dǎo)體照明方案特別是低色溫、高顯色指數(shù)照明方案,已經(jīng)成為LED照明應(yīng)用中亟待解決的關(guān)鍵因素,也是LED照明除降低成本之外最迫切的市場需求之一。因此進(jìn)一步開發(fā)高光效黃光熒光粉技術(shù),研究并探索紅光和綠光熒光粉方案,取得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),打破國外在該領(lǐng)域的專利和市場壟斷地位,同時(shí)開發(fā)新型低成本制備工藝,改善其熒光粉粒度、形貌及發(fā)光性能,滿足大功率、高光效、低光衰、長壽命半導(dǎo)體照明技術(shù)發(fā)展需要,是我國LED產(chǎn)業(yè)需要解決的重要課題。

2.5. 新型、高性能、低成本封裝散熱材料開發(fā)

影響LED器件散熱的因素包括芯片結(jié)構(gòu)、熱界面材料(thermal interface material,TIM)、散熱基板材料、封裝結(jié)構(gòu)等。要提高LED器件散熱性能,除芯片本身及封裝結(jié)構(gòu)降低器件熱阻,就必須開發(fā)具有高熱導(dǎo)率的封裝用散熱材料,同時(shí)探索低成本開發(fā)及制備工藝。

2.5.1. 熱界面材料

LED封裝應(yīng)用的熱界面材料主要包括導(dǎo)熱膠、導(dǎo)電銀膠、金屬焊膏等。這些材料主要應(yīng)用與封裝中材料粘接、電路導(dǎo)通或提升器件機(jī)械性能。導(dǎo)熱膠通常采用環(huán)氧樹脂或有機(jī)硅作為主要成分,填充以SiC、AlN、Al2O3、SiO2等無機(jī)物以提高熱導(dǎo)率,導(dǎo)熱性能最差。而導(dǎo)電銀膠則通常采用微米或納米銀粉填充入環(huán)氧樹脂形成具有導(dǎo)熱、導(dǎo)電及粘結(jié)性能的復(fù)合材料,但其導(dǎo)熱性能差于共晶焊技術(shù)。金屬焊膏則通常應(yīng)用與絲網(wǎng)印刷和回流工藝,成本低、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能好,在微電子和光電子器件封裝中具有廣泛應(yīng)用。

隨著LED功率密度和封裝集成度的提高,需要具有更高熱導(dǎo)效率的新型熱界面材料,以提升散熱能力,確保器件性能。新型復(fù)合材料技術(shù)如石墨烯、碳納米管、納米銀線進(jìn)行復(fù)合,或利用無機(jī)官能團(tuán)進(jìn)行修飾的有機(jī)硅等有望成為突破LED封裝熱阻限制的新型熱界面材料技術(shù)。

對(duì)于大功率LED封裝而言,理想的熱界面材料除了具有高熱導(dǎo)率(降低熱阻)外,還要求具有與芯片襯底材料相匹配的熱膨脹系數(shù)和彈性模量(降低界面熱應(yīng)力),同時(shí)還要有機(jī)械性能好、使用溫度高、材料和工藝成本低等要求。

2.5.2. 導(dǎo)熱基板

LED封裝用導(dǎo)熱基板主要是利用其材料本身具有的高熱導(dǎo)率,將熱量從LED芯片導(dǎo)出,實(shí)現(xiàn)與外界的電互連與熱交換。目前常用的LED封裝基板主要包括印刷電路板(printed circuit board,PCB)、金屬基印刷電路板(metal core printed circuit board,MCPCB)、直接鍵合銅(direct bonded copper,DBC)基板、低溫共燒陶瓷(low temperature co-fired ceramic,LTCC)基板、直接鍍銅(direct plating copper,DPC)基板、陽極氧化鋁(anodic aluminum oxide,AAO)基板、硅基板等。

A) 印刷電路板

PCB技術(shù)已經(jīng)較為成熟,成本較低,但由于PCB主材料熱導(dǎo)率很低,難以滿足大功率LED散熱要求,因此開發(fā)具有垂直結(jié)構(gòu)散熱通道的新型PCB技術(shù)是令PCB適應(yīng)大功率應(yīng)用的必然趨勢。

B)金屬基印刷電路板

又稱絕緣金屬(insulated metal substrate,IMS)基板,是一種由金屬(鋁)板、有機(jī)絕緣層和銅箔組成的三明治結(jié)構(gòu)。主要改進(jìn)集中在采用高導(dǎo)熱、高耐熱材料,如高導(dǎo)熱陶瓷、類金剛石(diamond-like carbon,DLC)涂層等取代有機(jī)絕緣層,從而大幅提高了其熱導(dǎo)率和耐熱性。

C)直接鍵合銅基板

直接鍵合銅基板是一種高導(dǎo)熱性覆銅陶瓷板,由陶瓷基板(Al2O3或AlN)和導(dǎo)電層(厚度大于0.1 mm的Cu層)在高溫下(1065 ℃)共晶燒結(jié)而成,最后根據(jù)布線要求,以刻蝕方式形成線路。由于銅箔具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱能力,并具有近似氧化鋁的熱膨脹系數(shù),能在具有導(dǎo)熱性好、絕緣性強(qiáng)的同時(shí),與LED藍(lán)寶石(Al2O3單晶)襯底具有非常近似的熱膨脹系數(shù),從而提高封裝可靠性。其不足主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:制作復(fù)雜成本高、Cu層厚度大電路精度受限。

D)低溫共燒陶瓷基板

LTCC技術(shù)須先將氧化鋁粉、玻璃粉與有機(jī)粘結(jié)劑混合成膏狀漿料,接著利用刮刀將漿料刮成片狀,干燥后形成片狀生胚,然后根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行通孔,通過絲網(wǎng)印刷工藝填孔并在生胚上印制線路,最后將生胚片堆疊放置,在高溫(850~900 ℃)下燒結(jié)成型。由于結(jié)構(gòu)簡單,熱界面少,大大提高了散熱性能。但其主要問題在于內(nèi)部金屬線路層是利用絲網(wǎng)印刷工藝制成,有可能因張網(wǎng)問題造成對(duì)位誤差;此外,多層生胚疊壓燒結(jié)后,還會(huì)存在收縮比例差異問題。

E)直接鍍銅基板

DPC基板制作首先將陶瓷基板進(jìn)行前處理清洗,利用真空鍍膜方式在陶瓷基板上濺鍍銅作為種子層,接著以光刻、顯影、刻蝕工藝完成線路制作,最后再以電鍍或蒸鍍方式增加線路厚度,待光刻膠去除后完成基板制作。由于其制備工藝溫度僅需250~300 ℃左右,完全避免了高溫對(duì)材料破壞或尺寸變形的影響,具有熱導(dǎo)率高、工藝溫度低、成本低、線路精細(xì)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),非常適合對(duì)準(zhǔn)精確要求較高的大功率LED封裝要求。特別是采用激光打孔技術(shù)后,可實(shí)現(xiàn)大功率LED的垂直封裝,降低器件體積,提高封裝集成度。

F)陽極氧化鋁板

由于熱電分離的需要,金屬鋁板難以滿足LED封裝要求。為使其表面絕緣,往往需要通過陽極氧化處理,使其表面形成薄絕緣層。陽極氧化鋁基板制作工藝簡單,成本低,熱導(dǎo)率較高,耐高溫,耐熱沖擊性能好。缺點(diǎn)在于陽極氧化層強(qiáng)度不足,容易因碎裂而導(dǎo)通,使其在實(shí)際應(yīng)用中受限。

G)硅基板

半導(dǎo)體硅材料具有熱導(dǎo)率高、與LED芯片材料熱失配小,加工技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn),非常適合作為大功率LED的散熱基板。特別是隨著IT工業(yè)系統(tǒng)級(jí)封裝和三維封裝技術(shù)的發(fā)展,采用穿孔硅(through silicon vias,TSV)基板技術(shù)封裝LED可大大提高器件的集成度與散熱能力。但作為一種半導(dǎo)體材料,當(dāng)溫度升高時(shí),硅電阻率降低,在作為基板應(yīng)用時(shí)會(huì)受到一定限制。

對(duì)于大功率LED封裝應(yīng)用而言,散熱基板除具備基本的導(dǎo)熱和布線(電氣互連)功能外,還要求具有一定的絕緣、耐熱、耐壓能力與熱匹配性能。在各類方案中,基于透明陶瓷材料技術(shù),結(jié)合相關(guān)電氣互聯(lián)技術(shù),不僅可以實(shí)現(xiàn)散熱效率高、熱膨脹系數(shù)匹配、電氣互聯(lián)便捷、靜電防護(hù)優(yōu)異等具有高效熱學(xué)、電學(xué)性能的高性能散熱基板,同時(shí)還有望在封裝器件的光學(xué)性能上得到突破,實(shí)現(xiàn)全空間發(fā)光LED封裝器件并極大提升器件的流明效率。如能實(shí)現(xiàn)低成本制備,必將極大推動(dòng)其技術(shù)應(yīng)用范圍。

2.6. 高性能有機(jī)硅、環(huán)氧樹脂等封裝材料與相關(guān)工藝開發(fā)

LED封裝中,通常利用環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅的材料灌裝入裝有LED芯片、電氣線路的封裝器件內(nèi),在常溫或加熱的條件下固化成具有高透過率、高折射率、高耐候性、耐紫外輻射的熱固性絕緣材料,強(qiáng)化LED芯片的物理性能,提高抗沖擊、震動(dòng)能力,同時(shí),提高內(nèi)部電氣絕緣性能,并改善器件防水、防潮性能。目前主要的封裝材料包括環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、玻璃、有機(jī)硅等高透明材料。其中環(huán)氧樹脂和有機(jī)硅主要作為封裝材料,并實(shí)現(xiàn)一次封裝透鏡作用以改善芯片發(fā)光特性;而其余材料則作為外層透鏡材料使用。

2.6.1. 環(huán)氧樹脂材料

環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的粘結(jié)性、電絕緣性、密封性和介電性能,同時(shí)成本較低、配方靈活、易于成型、便于生產(chǎn)。但同時(shí),環(huán)氧材料也存在易老化、變色、性脆等問題。因此出于提高光穩(wěn)定性、改善耐熱性、增加韌性、提高折射率等目的,改性環(huán)氧材料應(yīng)運(yùn)而生。如通過加入光穩(wěn)定劑以提升環(huán)氧耐紫外光老化性能;采用耐高溫官能團(tuán)以提升環(huán)氧材料的耐熱性;引入聚醚鏈段或橡膠成分增強(qiáng)環(huán)氧韌性;引入硫醚鍵、硫脂鍵、環(huán)硫官能團(tuán)等提升環(huán)氧折射率等?;诜肿訉用娴挠袡C(jī)/無機(jī)特定官能團(tuán)添加是上述技術(shù)的基本策略。

2.6.2. 有機(jī)硅材料

有機(jī)硅的主鏈為硅氧鏈,側(cè)基為甲基,整個(gè)分子鏈呈螺旋狀,具有許多優(yōu)異性能,如:良好的耐低溫性能、較高的熱穩(wěn)定性和耐候性,低表面能和良好的疏水性能,良好聚合體滲透性能等。因此有機(jī)硅材料透過率高、溫度適應(yīng)范圍廣、耐紫外光性強(qiáng)、內(nèi)應(yīng)力小、吸濕性低,性能較環(huán)氧更為優(yōu)異,是LED封裝材料的理想選擇。特別是隨著無鉛高溫回流工藝的出現(xiàn)與發(fā)展,有機(jī)硅封裝材料得到了更多關(guān)注。

LED封裝用有機(jī)硅材料一般由含活潑氫的硅氧烷單體或聚合物與帶不飽和鍵的有機(jī)硅聚合物,在催化劑作用下進(jìn)行硅氫加成反應(yīng)制備得到。但有機(jī)硅材料的折射率相比與環(huán)氧材料要低,且存在耐腐蝕性差、粘結(jié)強(qiáng)度低、力學(xué)性能差,生產(chǎn)成本也較高。隨著LED用途多樣化,對(duì)有機(jī)硅封裝材料提出了更多要求。改性有機(jī)硅材料通過選擇具有一定活性鏈節(jié)的基礎(chǔ)聚合物或者加入高性能填料來改善有機(jī)硅材料性能。如通過選擇含二苯基硅氧鏈節(jié)或甲基苯基硅氧連接的乙烯基硅樹脂和含氫硅油來植被喲級(jí)硅材料,可獲得較好耐冷熱沖擊性能;通過采用納米無機(jī)氧化物溶膠與有機(jī)硅聚合體系復(fù)合,形成分子層面無相分離的奈米無機(jī)氧化物改性有機(jī)硅材料,可以提高折射率和耐紫外輻射性能。

2.7. LED 封裝及集成系統(tǒng)的加速測試技術(shù)

開發(fā)LED 封裝及集成系統(tǒng)的加速測試技術(shù),有助于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、快速、在線的封裝檢測方法及產(chǎn)品檢驗(yàn)方法,驗(yàn)證封裝技術(shù)效果同時(shí)提升產(chǎn)品良品率,有助于降低產(chǎn)品成本、提升LED產(chǎn)品性價(jià)比。

2.8. 小結(jié)

LED封裝技術(shù)應(yīng)圍繞更高性能的新型三維封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),圍繞熒光粉、導(dǎo)熱膠、散熱基板、封裝樹脂以及其他關(guān)鍵封裝材料的開發(fā),著重解決器件光衰及穩(wěn)定性問題,積極開拓新的封裝設(shè)計(jì)思路,突破傳統(tǒng)封裝瓶頸,保持半導(dǎo)體照明高光效優(yōu)勢的同時(shí),滿足高品質(zhì)照明需求,開發(fā)出高性價(jià)比的LED封裝產(chǎn)品。

3. 應(yīng)用

3.1. 概述

LED技術(shù)發(fā)展到今天,已經(jīng)室內(nèi)照明、戶外照明、商業(yè)照明、交通指示、建筑外景裝飾等照明領(lǐng)域到了廣泛應(yīng)用,在背光源以及戶外顯示等方面更是顯示了優(yōu)異性能并占據(jù)了統(tǒng)治地位。針對(duì)影視舞臺(tái)/劇場等演藝場所、航空/航天/極地等特殊環(huán)境以及汽車、礦山、船舶等特定照明需求,半導(dǎo)體照明也顯示了強(qiáng)大的應(yīng)用潛力。此外,由于LED光譜的特殊性,在醫(yī)學(xué)治療、植物培育、畜牧及水產(chǎn)品養(yǎng)殖等生物應(yīng)用方面也開展了大量的應(yīng)用研究。而由于LED光源的高頻響應(yīng)特性,基于半導(dǎo)體照明的可見光載波通信技術(shù)也開始受人關(guān)注。可以說隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)的愈發(fā)成熟,其應(yīng)用領(lǐng)域也日益廣泛和細(xì)致,除了產(chǎn)品壽命、穩(wěn)定性及成本之外,考慮照明系統(tǒng)的功能性、系統(tǒng)集成性、環(huán)境適應(yīng)性以及光源照明質(zhì)量等更多要求也隨之提出。

半導(dǎo)體照明在應(yīng)用中,除LED光源之外,還涉及到驅(qū)動(dòng)電源、散熱系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、產(chǎn)品外觀等諸多因素。特別是LED與傳統(tǒng)光源在發(fā)光機(jī)理及發(fā)光特性上的不同,使得如何充分利用LED光源優(yōu)勢、保證產(chǎn)品品質(zhì)、同時(shí)滿足人們傳統(tǒng)審美觀點(diǎn)使得半導(dǎo)體照明應(yīng)用成為一門集電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、材料學(xué)以及美學(xué)等諸多學(xué)科在內(nèi)的綜合課題。

3.2. 高效、低成本、高可靠性驅(qū)動(dòng)電源技術(shù)

LED的發(fā)光原理是基于半導(dǎo)體能帶復(fù)合電致發(fā)光,屬于直流低壓電流器件。因此,在半導(dǎo)體照明應(yīng)用中,需要首先解決驅(qū)動(dòng)電源問題。隨著LED芯片及封裝技術(shù)的發(fā)展,LED的發(fā)光效率不斷突破,耐電流沖擊能力不斷提高,抗靜電防護(hù)能力也得到了加強(qiáng);另一方面新散熱材料的應(yīng)用和新散熱技術(shù)的發(fā)展,有效控制了LED芯片溫升和光衰問題。在這樣情況下,LED驅(qū)動(dòng)電源特別是大功率驅(qū)動(dòng)電源成為影響LED燈具壽命的主要因素,并且成為僅次于LED芯片的燈具成本構(gòu)成。

高效、低成本、高可靠的LED 驅(qū)動(dòng)電源開發(fā)將會(huì)成為未來半導(dǎo)體照明驅(qū)動(dòng)電源技術(shù)的核心基石。在此基礎(chǔ)上,探索驅(qū)動(dòng)電源產(chǎn)品的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化,開發(fā)具有高集成度、高智能化電源及控制技術(shù),有助于進(jìn)一步提升LED驅(qū)動(dòng)電源品質(zhì)。無電解LED驅(qū)動(dòng)電源、小功率低成本驅(qū)動(dòng)芯片、交流直接驅(qū)動(dòng)LED電源、全固態(tài)大容量電容以及基于用戶需求的智能電源技術(shù)有望成為未來LED驅(qū)動(dòng)電源技術(shù)的突破口。

3.3. 新型、高效燈具熱管理技術(shù)

LED燈具熱管理的核心思想是將LED器件及驅(qū)動(dòng)電源在工作時(shí)的產(chǎn)生地?zé)崃勘M快導(dǎo)出并散發(fā)至環(huán)境中。開發(fā)具有高熱導(dǎo)率的散熱材料如新型塑料、陶瓷、石墨、金屬、導(dǎo)熱膠、散熱涂層等燈具輔材,開發(fā)并設(shè)計(jì)具有高效散熱能力的新型燈具結(jié)構(gòu)是降低LED燈具熱阻的關(guān)鍵因素。

除開發(fā)高性能散熱材料、提升材料散熱性能外,LED燈具散熱技術(shù)還可以根據(jù)與外接換熱方式分為被動(dòng)散熱和主動(dòng)散熱。被動(dòng)散熱方式主要有自然對(duì)流散熱和熱管技術(shù)散熱兩種。自然對(duì)流散熱是指在LED 燈具上加裝各種散熱片借助自然對(duì)流進(jìn)行冷卻的一種基本散熱方式。其優(yōu)點(diǎn)是成本低、運(yùn)行可靠,也是應(yīng)用最為廣泛的LED燈具散熱方式,但較難滿足大功率密度LED燈具的散熱需求。而借助熱管對(duì)LED 裝置進(jìn)行冷卻越來越受到人們的關(guān)注,成為大功率LED 照明光源散熱技術(shù)的熱點(diǎn)。熱管又分為平板熱管、回路熱管、翅片式熱管、微型熱管等多種形式,其導(dǎo)熱能力可達(dá)普通金屬的1000倍以上。但成本可能成為制約熱管技術(shù)應(yīng)用的重要因素。

LED照明的主動(dòng)散熱是指消耗一定量的電能,采用風(fēng)扇、泵等驅(qū)動(dòng)散熱介質(zhì)受迫流過LED 照明設(shè)備或采用半導(dǎo)體制冷等方法對(duì)LED光源進(jìn)行冷卻的技術(shù),并將熱量帶至散熱模塊進(jìn)行外界熱交換。相比被動(dòng)散熱,主動(dòng)冷卻技術(shù)具有冷卻強(qiáng)度高、冷卻效果好的優(yōu)點(diǎn),特別適用于高功率密度或超大型LED 照明裝置的冷卻。但其成本及散熱系統(tǒng)的壽命是制約其應(yīng)用的主要因素。

基于室內(nèi)、室外等不同照明環(huán)境以及特定照明用途導(dǎo)致的在燈具功率、體積、材質(zhì)等諸多方面的制約,LED照明燈具的熱管理需要因地因需制宜進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì),并綜合材料創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。此外,照明功能模塊化并結(jié)合智能控制技術(shù),也可以幫助LED燈具在散熱性能上進(jìn)行一定優(yōu)化。

3.4. 面向擴(kuò)展光源的高效二次配光技術(shù)

LED芯片面積小、光通量大、半空間出光的發(fā)光特性使得采用LED芯片直接進(jìn)行照明應(yīng)用存在光能利用不合理的問題,降低了LED燈具的能量利用效率。因而,在芯片基礎(chǔ)上進(jìn)行燈具的二次配光成為改善LED光源光學(xué)性能、提高能量利用率的常規(guī)方案,特別是基于點(diǎn)光源(point source)非成像光學(xué)(non-image optics)配光設(shè)計(jì)的自由曲面二次配光方案已經(jīng)在點(diǎn)陣式LED燈具中得到了廣泛應(yīng)用,并出現(xiàn)了很多成熟的技術(shù)方案和豐富的應(yīng)用實(shí)例。盡管仍存在諸如二次配光元件缺乏對(duì)LED芯片的通配性、配光區(qū)域邊緣色差等問題,但二次配光技術(shù)已在事實(shí)上成為LED燈具照明質(zhì)量的重要保障。

隨著LED芯片的大功率、高光通量的發(fā)展趨勢,LED芯片的集成度越來越高,面積也越來越大,二次配光尚缺乏面向具有上述特征、擴(kuò)展光源(extend source)型LED芯片的高效光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。另一方面,醫(yī)學(xué)內(nèi)窺鏡、微型投影儀等應(yīng)用領(lǐng)域,光學(xué)系統(tǒng)的尺寸受到極大限制,基于點(diǎn)光源方案的二次配光方案也難以滿足,同樣需要有更高效的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案出現(xiàn)。

此外,隨著半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的日益廣泛以及具體應(yīng)用需求的細(xì)分化,如汽車前照燈、超遠(yuǎn)距離LED探照燈、醫(yī)用內(nèi)窺鏡LED光源、高效LED面光源等特定用途LED照明燈具的出現(xiàn),也對(duì)LED光源及燈具的配光技術(shù)提出了更多更細(xì)的要求。

3.5. 應(yīng)用新需求

LED照明燈具的應(yīng)用領(lǐng)域愈發(fā)廣泛,功能化、系統(tǒng)化、智能化的趨勢也愈發(fā)明顯,這對(duì)LED燈具除電、光、熱等方面的性能之外,提出了更多新要求。如在室外照明應(yīng)用中的防水、防塵、防電壓沖擊、防紫外老化、防腐蝕等性能;在航海船舶等環(huán)境的防震、防鹽霧等性能;面向環(huán)境適應(yīng)性及用戶適應(yīng)性的智能化感知器件集成性能;具有前瞻性、通用性、低成本高可靠性的可見光載波通信性能;色溫實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)控制性能等。而面向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖、醫(yī)療、文物保護(hù)、微投影與微顯示等特種照明應(yīng)用需求以及極端惡劣環(huán)境照明應(yīng)用的LED燈具也將已經(jīng)成為半導(dǎo)體照明應(yīng)用的重要組成部分。

在高品質(zhì)燈具的基礎(chǔ)上,隨著半導(dǎo)體照明工程的推廣,作為可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)控的LED光源,其集群照明或系統(tǒng)照明優(yōu)化及智能控制技術(shù)也被提到行業(yè)技術(shù)需求的日程表上來。如集群應(yīng)用技術(shù)與可變色溫的模組化LED 照明系統(tǒng);自適應(yīng)照明強(qiáng)度自動(dòng)配置技術(shù);節(jié)能管理與維護(hù)管理系統(tǒng)集成技術(shù)研究;照明系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼熬W(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化技術(shù);智能化照明控制系統(tǒng)的控制協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn);基于物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或云技術(shù),實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)管理等等都是進(jìn)一步發(fā)揮LED光源特點(diǎn),展現(xiàn)半導(dǎo)體照明節(jié)能、高照明質(zhì)量優(yōu)勢的重要手段,也是進(jìn)一步推動(dòng)半導(dǎo)體照明應(yīng)用、優(yōu)化半導(dǎo)體照明工程節(jié)能需求的重要技術(shù)保障。

基于三基色LED的主動(dòng)顯示技術(shù)也是LED重要應(yīng)用領(lǐng)域,并在戶外照明、舞臺(tái)背景等大屏幕顯示市場占據(jù)了統(tǒng)治地位?;诂F(xiàn)有LED顯示技術(shù),開發(fā)更低功耗、更高產(chǎn)品穩(wěn)定性、更高分辨率的LED顯示產(chǎn)品,需要在LED芯片、管芯封裝、顯示驅(qū)動(dòng)、散熱模塊、顯示一致性以及單像素點(diǎn)維護(hù)等諸多方面進(jìn)一步開發(fā)適合LED顯示特性的技術(shù)及產(chǎn)品方案。采用藍(lán)光激發(fā)三基色的熒光粉技術(shù),也有望給LED顯示技術(shù)帶來新的可能。

除此之外,基于高功率半導(dǎo)體照明產(chǎn)品光輻射安全研究、半導(dǎo)體照明光源及燈具耐候性和可靠性研究、半導(dǎo)體照明燈具在線檢測方法及設(shè)備研究、加速檢測設(shè)備及檢測標(biāo)準(zhǔn)研究、半導(dǎo)體照明產(chǎn)品和照明系統(tǒng)檢測技術(shù)和設(shè)備的研究及開發(fā);照明控制設(shè)備的檢測技術(shù)研究與設(shè)備開發(fā)、具有公信力的第三方半導(dǎo)體照明產(chǎn)品檢測與質(zhì)量認(rèn)證平臺(tái)建設(shè)等內(nèi)容也成為半導(dǎo)體照明在應(yīng)用領(lǐng)域需要迫切解決的問題。

3.6. 小結(jié)

隨著半導(dǎo)體照明廣泛應(yīng)用,開發(fā)高效、低成本、替代型半導(dǎo)體照明光源技術(shù),發(fā)揮LED高品質(zhì)光源、多功能兼容優(yōu)點(diǎn),積極開發(fā)針對(duì)現(xiàn)代照明的調(diào)光控制和驅(qū)動(dòng)技術(shù),將成為 LED光源應(yīng)用的重要研究課題。針對(duì)不同應(yīng)用場合,開發(fā)具有明確功能化需求的LED照明燈具,需要結(jié)合光、電、熱、機(jī)械、材料以及結(jié)構(gòu)等諸多技術(shù)創(chuàng)新,是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。遠(yuǎn)程熒光粉、大功率MCOB集成芯片等新技術(shù)的成熟和發(fā)展也會(huì)對(duì)LED燈具應(yīng)用技術(shù)提出更多新的挑戰(zhàn)。

4. 展望

我國LED照明應(yīng)用行業(yè)在積極發(fā)展增強(qiáng)自身經(jīng)濟(jì)實(shí)力,完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范行業(yè)行為的同時(shí),必須更加注重和加強(qiáng)針對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的投入以及相應(yīng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。只有提高技術(shù)創(chuàng)新能力,才能提升LED照明產(chǎn)品品質(zhì),實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效能、高可靠性、長壽命半導(dǎo)體照明,從而進(jìn)一步提高LED照明產(chǎn)品性價(jià)比、增強(qiáng)市場競爭力,使得包括采用能源管理合同(energy management contract, EMC)模式在內(nèi)的半導(dǎo)體照明工程的得以真正、更為廣泛的實(shí)施和應(yīng)用。

需要提到的是,除了基于GaN基藍(lán)光LED的半導(dǎo)體照明技術(shù)外,有機(jī)半導(dǎo)體照明光源(OLED)技術(shù),在柔性、可彎曲以及大面積制備方面具有較多優(yōu)勢,在特定應(yīng)用場合具有充分潛力。但OLED技術(shù)仍未達(dá)到可以大規(guī)模進(jìn)入市場的程度,仍需進(jìn)一步提高其發(fā)光效率、延長器件壽命并降低器件成本,其產(chǎn)業(yè)也未具規(guī)模。

此外,LED器件具有低壓直流工作的特性,因此與包括太陽能光伏在內(nèi)的新型清潔能源結(jié)合具有天然優(yōu)勢。事實(shí)上,太陽能LED燈具在路燈、草坪燈、野營探險(xiǎn)燈具等室外照明產(chǎn)品中已經(jīng)有了廣泛應(yīng)用,其技術(shù)瓶頸也多集中在非LED產(chǎn)品及技術(shù)上,如進(jìn)一步提升光伏板效率、延長儲(chǔ)能系統(tǒng)壽命、降低光伏及儲(chǔ)能組件重量等。但作為較其他傳統(tǒng)光源更具有優(yōu)勢的應(yīng)用場合,太陽能LED燈具在未來室外照明應(yīng)用以及應(yīng)急照明應(yīng)用中將會(huì)有獨(dú)特不可替代的作用。積極開發(fā)此類LED燈具,完善技術(shù)方案,甚至開發(fā)太陽能光伏與LED集成的芯片或封裝技術(shù),有助于豐富LED產(chǎn)品類型,拓展半導(dǎo)體照明應(yīng)用領(lǐng)域。

半導(dǎo)體照明技術(shù)發(fā)展到今天,已經(jīng)為世人展示了一個(gè)廣闊應(yīng)用空間,在諸多領(lǐng)域已經(jīng)形成了不可替代的重要地位。相比于其他傳統(tǒng)光源,半導(dǎo)體照明光源在流明效率、器件壽命、節(jié)能環(huán)保等方面的優(yōu)勢無與倫比,在應(yīng)用領(lǐng)域、燈具設(shè)計(jì)及藝術(shù)造型方面也給予我們充分的想象空間和足夠的發(fā)揮舞臺(tái)。而最為關(guān)鍵的是,其技術(shù)仍未到達(dá)瓶頸,并有足夠的發(fā)展和進(jìn)步潛力。相信隨著LED芯片技術(shù)、封裝技術(shù)以及應(yīng)用技術(shù)的日益提升,半導(dǎo)體照明普及的明天必將到來!

中傳動(dòng)網(wǎng)版權(quán)與免責(zé)聲明:

凡本網(wǎng)注明[來源:中國傳動(dòng)網(wǎng)]的所有文字、圖片、音視和視頻文件,版權(quán)均為中國傳動(dòng)網(wǎng)(www.treenowplaneincome.com)獨(dú)家所有。如需轉(zhuǎn)載請(qǐng)與0755-82949061聯(lián)系。任何媒體、網(wǎng)站或個(gè)人轉(zhuǎn)載使用時(shí)須注明來源“中國傳動(dòng)網(wǎng)”,違反者本網(wǎng)將追究其法律責(zé)任。

本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明其他來源的稿件,均來自互聯(lián)網(wǎng)或業(yè)內(nèi)投稿人士,版權(quán)屬于原版權(quán)人。轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留稿件來源及作者,禁止擅自篡改,違者自負(fù)版權(quán)法律責(zé)任。

如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。

關(guān)注伺服與運(yùn)動(dòng)控制公眾號(hào)獲取更多資訊

關(guān)注直驅(qū)與傳動(dòng)公眾號(hào)獲取更多資訊

關(guān)注中國傳動(dòng)網(wǎng)公眾號(hào)獲取更多資訊

最新新聞
查看更多資訊

熱搜詞
  • 運(yùn)動(dòng)控制
  • 伺服系統(tǒng)
  • 機(jī)器視覺
  • 機(jī)械傳動(dòng)
  • 編碼器
  • 直驅(qū)系統(tǒng)
  • 工業(yè)電源
  • 電力電子
  • 工業(yè)互聯(lián)
  • 高壓變頻器
  • 中低壓變頻器
  • 傳感器
  • 人機(jī)界面
  • PLC
  • 電氣聯(lián)接
  • 工業(yè)機(jī)器人
  • 低壓電器
  • 機(jī)柜
回頂部
點(diǎn)贊 0
取消 0