圖文詳解高功率LED封裝技術
總的來說,采用串聯形式是比較有利的作法,然大尺寸晶粒卻有其他方面的優勢,在光學處理上,大尺寸晶粒相較于多個小尺寸晶粒,更趨近于點光源,較容易處理。大、小晶粒尺寸間的取舍端視應用領域而定,在實際操作上,仍須考慮封裝的制程可行性以及LED驅動電路組件的搭配性。
整合共通平臺有助于降低開發成本
回顧2001年,Lumiled Luxeon首推出1瓦高功率LED盛極一時,以當時的封裝,可謂經典設計,眾多周邊廠商紛紛推出搭配Luxeon的周邊零件,包括二次光學、散熱基板、熱模塊、驅動電路等,采取Luxeon封裝可毋須顧慮光學模塊,并有各式驅動電路可供用,大大縮短產品開發時程。反觀現階段高功率LED封裝,各廠自有其獨特規格,彼此間完全沒有可共通的零配件可交互使用,即使是當年紅極一時的Lumiled(現已并入飛利浦),亦打破過去一貫的設計傳統,使得原先配合之周邊零組件廠無所適從。在沒有整合共通平臺的發展下,可以預期的結果是各廠自行開發其高功率LED封裝規格,使得下游系統應用廠使用更加困難,除非鎖定某單一LED供應源,否則若欲同時有二至三種供貨來源,則須投入倍數的開發成本于同一產品上。通用平臺的無法實現,可以預期最后的局勢為弱肉強食,而非共享甜美果實的結局。
演色性、色彩均勻、價格挑戰越來越大
白光LED近年來突飛猛進,高功率LED取代傳統光源展現在節能的效益已獲證實,2008年初可以量產的白光LED封裝已突破每瓦70流明水平,超越傳統通用照明最為普及的省電燈泡(管)??梢灶A見在未來的一年,大于每瓦100流明的可商業化白光LED即將面世。在一味追求高發光效率的同時,亦期待LED業界在光學質量同樣獲得提升,包括:
? 對演色性的追求
使用于室內照明的光源,人們強調光源的演色性,目的在使被照物體呈現更自然色彩,如何提升演色性(CRI>80),這部分須仰賴晶粒廠與熒光材廠的齊力配合,使激發光譜更加寬廣、且更接近于大自然光源。
? 提升光色彩均勻度
許多LED投射出的光色彩均勻度不理想,經??梢娬邽橥鈬S圈問題(光靠近外圈之色溫低于中心區域),即便是國際知名LED封裝大廠亦難解此課題,此須同時從封裝結構,光學設計以及熒光體涂布制程技術等并行處理。
? 價格普及化
高功率LED封裝的最大市場,在于廣大的通用照明,未來LED何時能廣泛被應用,只剩價格問題,預估LED封裝成品價格低于100流明下1.5美元的性價比,同時LED效能仍須維持在每瓦70流明以上之水平,而交流對直流(AC-DC)驅動電路價格低于每瓦0.3美元,則將是高功率LED在固態照明正式被啟動的時間點。
LED性能對產品壽命影響巨大
在LED特性的表現上,封裝業的角度僅呈現組件之初始特性(Initial Characteristic, i.e., Tj=25℃),然在實際應用上,用戶想知道的是產品在持續操作之穩定狀態(Steady State)下的數據,如何讓終端的系統整合業者,以高功率LED封裝設計產品時能有效掌控LED特性,須忠實提供客戶關于LED封裝體熱阻、LED光通量隨結點溫度(Tj)變化之關系以及結點溫度對于LED壽命的影響。
對于系統用戶而言,LED封裝體等于一個電子組件,如同一般其他電子組件的表達方式,唯有提供足夠的組件特性(尤其在對熱的性能表現上),在組件使用上,才有辦法合理的預估產品壽命,維護消費者信心。
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