11大功率市場(chǎng)培訓(xùn)資料一知識(shí)簡(jiǎn)介

1、 大功率LED的產(chǎn)品定位及發(fā)展建議 JIAYI Optoelectronic Co., Ltd. 封裝工程部 2008-11-26大功率LED基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介 一、 何謂大功率LED1. 大功率LED：High Power LED顧名思義，大功率LED就是功率大的LED（Light Emitting Diode），這是為了與傳統(tǒng)的小功率LED區(qū)別而提出的概念。一般而言，電輸入功率PD（PDIf*Vf）為0.5W或0.5W以上的LED都?xì)w入大功率LED的范疇。2. 大功率LED的一些特征1） 沒有固定的一類外觀由于專利、散熱設(shè)計(jì) 、產(chǎn)品應(yīng)用要求不同等原因，大功率LED并不像LED Lamp或SMD

2、LED 相對(duì)有標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，如以下幾圖所示，不同的廠家（特別是研發(fā)能力強(qiáng)的大公司）生產(chǎn)的大功率LED產(chǎn)品是專有的： 2） 晶片大且可多晶片集成 一般而言，在相同的電流密度情況下，晶片越大發(fā)光效率越低。目前一般比較認(rèn)同的尺寸是40mil45mil見方（約1mm2），而在可靠性保證的前提下最大的輸入電功率達(dá)5W就不錯(cuò)了。為了取得更高的光通量，很多封裝廠采用多晶片集成的方法。比如常見的10W大功率LED，要么就是3W×3要么就是1W×8（或×10）集成封裝。3） 高輸入電功率 與普通LED的0.06W功率相比，大功率LED的輸入功率要高很多，盡管發(fā)光效率遜于小功率但發(fā)出

3、的光通量明顯要多，這也是順應(yīng)固態(tài)照明的必然要求。4） 追求高導(dǎo)熱性能 以目前的發(fā)光效率，電能并不能全部轉(zhuǎn)化成光能，而是大部分轉(zhuǎn)化成熱能，故高輸入電功率必然引起大量的熱。為保證LED的性能穩(wěn)定，各類型的大功率LED的支架、固晶膠、散熱膠及附加散熱裝置都盡量采用導(dǎo)熱性能好的設(shè)計(jì)。5） 采用硅膠或硅樹脂 主要原因是硅膠性能比較穩(wěn)定，利于保護(hù)晶片、金線。 二、 光、電、熱參數(shù)1. 工作電流單晶片的大功率LED產(chǎn)品，工作電流大致如下：瓦數(shù)（W）晶片大小（mil）工作電流（mA）0.5241500.730200140（45）350340（45/60）700545（60）1000/12002. Tj&

4、;熱阻Tj即晶片P-N結(jié)點(diǎn)溫度，其溫度高低影響到發(fā)光波長和效率，并且過高的溫度會(huì)加速封裝膠水老化。目前見到最高的Tj是K2 的165。熱阻表明了LED產(chǎn)品散熱能力的高低，越短的熱傳導(dǎo)距離、越大的截面積和越高的熱傳導(dǎo)系數(shù)對(duì)熱阻的降低越有利，這要求設(shè)計(jì)合理的封裝結(jié)構(gòu)和選擇合適的材料。3. 色溫（Tc、CCT，Corelative Color Temperature（參考“1-2 CIE chromaticity graph”） 某光源與黑體的顏色相同時(shí)，我們將黑體當(dāng)時(shí)的絕對(duì)溫度稱為該光源的色溫。因相關(guān)色溫度事實(shí)上是以黑體輻射接近光源光色時(shí)，對(duì)該光源光色表現(xiàn)的評(píng)價(jià)值，并非一種精確的顏色對(duì)比，故具相同

5、色溫值的兩個(gè)光源，可能在光色外觀上仍有些許差異。僅憑色溫?zé)o法了解光源對(duì)物體的顯色能力，或在該光源下物體顏色的再現(xiàn)如何。 (見 CIE 1931 色度圖) 不同光源環(huán)境的相關(guān)色溫度：光源色溫北方晴空8000-8500k 陰天6500-7500k 夏日正午陽光5500k金屬鹵化物燈 4000-4600k 下午日光4000k 冷色營光燈4000-5000k高壓汞燈3450-3750k暖色營光燈2500-3000k鹵素?zé)?000k鎢絲燈2700k 高壓鈉燈1950-2250k蠟燭光2000k色溫又是人眼對(duì)發(fā)光體或白色反光體的感覺，這是物理學(xué)、生理學(xué)與心理學(xué)的綜合復(fù)雜因素的一種感覺，也是因人而

6、異的。我國一般喜歡9000K左右的白光，而歐美地區(qū)因?yàn)槠綍r(shí)的色溫和我們有差異，以一年四季的平均色溫約6000K為參考（即他們喜歡的白光的色溫大概是6000K）。4. 顯色指數(shù)（Ra，Color Rendering Index）光源對(duì)物體本身顏色呈現(xiàn)的程度稱為顯色性，也就是顏色逼真的程度；光源的顯色性是由顯色指數(shù)來表明，它表示物體在光下顏色比基準(zhǔn)光（太陽光）照明時(shí)顏色的偏離，能較全面反映光源的顏色特性。顯色性高的光源對(duì)顏色表現(xiàn)較好，我們所見到的顏色也就接近自然色，顯色性低的光源對(duì)顏色表現(xiàn)較差，我們所見到的顏色偏差也較大。國際照明委員會(huì) CIE 把太陽的顯色指數(shù)定為 100 ，各類光源的顯色指數(shù)各

7、不相同，如：高壓鈉燈顯色指數(shù) Ra=23 ，熒光燈管顯色指數(shù) Ra=6090。我們現(xiàn)在的大功率LED，其CRI一般都能達(dá)到75以上。5. 光通量（v）&發(fā)光效率光通量就是單位時(shí)間內(nèi)光源發(fā)出的所有可見光能量總和，以流明（lm）為單位。發(fā)光效率：光源發(fā)出的光通量除以光源所消耗的功率，單位為流明/瓦（lm/w），這是衡量光源節(jié)能的重要指標(biāo)。由于LED技術(shù)上的快速進(jìn)步，特別在國外，不斷有新的技術(shù)突破，近期美國和日本分別報(bào)導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室水平：小功率LED的發(fā)光效率分別達(dá)到133lm/W和138lm/W，而1w功率LED分別達(dá)到92lm/W和96lm/W，并已可提供產(chǎn)業(yè)化1W功率LED的發(fā)光效率7080

8、lm/W產(chǎn)品。我國的LED水平也可達(dá)5060lm/w，采用進(jìn)口的1W功率芯片封裝的器件，其發(fā)光效率可達(dá)6070lm/W，這些技術(shù)指標(biāo)的進(jìn)步，大大地推進(jìn)了半導(dǎo)體照明應(yīng)用產(chǎn)品的升級(jí)和發(fā)展。三、 大功率LED的應(yīng)用（一） 為何推出實(shí)現(xiàn)固態(tài)照明作為最終目標(biāo)。1. 美國：2001年7月在美國"半導(dǎo)體照明技術(shù)藍(lán)圖"的基礎(chǔ)上，美國能源部啟動(dòng)一項(xiàng)名為“Next-Generation Lighting Initiative (NGLI)”計(jì)劃，即“下一代照明計(jì)劃”。2. 日本：已經(jīng)完成了“二十一世紀(jì)照明”發(fā)展計(jì)劃的第一期目標(biāo)，正在組織實(shí)施第二期計(jì)劃，他們計(jì)劃到2010年，LED的發(fā)光效率達(dá)到

9、120 lmW（實(shí)際上現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室都能達(dá)到這個(gè)發(fā)光效率）。3. 歐洲、臺(tái)灣地區(qū)、韓國也都推出了類似的半導(dǎo)體照明計(jì)劃。4. 我國于2003年6月啟動(dòng)“國家半導(dǎo)體照明工程”。 http:/www.china-（二） 大功率LED作為光源的特點(diǎn)（1） 耗電量少：光效為75Lm/W的大功率LED較相等亮度的白熾燈耗電量減少80%，與熒光燈發(fā)光效率相當(dāng)，但與HID（氙氣燈，高壓氣體放電燈，效率高達(dá)100lm/W）相比還有一段距離。（2） 壽命長：理論壽命達(dá)到100,000Hrs，產(chǎn)品壽命可達(dá)50,000Hrs，每天24小時(shí)連續(xù)點(diǎn)亮可用7年。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角度比較，由于大功率LED的散熱設(shè)計(jì)更好、采用的膠水性

10、能更為優(yōu)越，大功率LED的壽命會(huì)比Lamp、SMD LED更長。（3）顏色特性好：不同波長產(chǎn)生不同的單色光，鮮艷飽和；無需濾光鏡（故不再次損耗光能）；可用紅、綠、藍(lán)三原色控制后形成不同的顏色，并能實(shí)現(xiàn)全彩、漸變等各種顏色效果。（4） 應(yīng)用設(shè)計(jì)靈活：全固體結(jié)構(gòu)，能與建筑有機(jī)地融合，達(dá)到只見光不見燈的效果；而且較傳統(tǒng)的光源更耐震動(dòng)、撞擊。（5） 環(huán)保：不含有害金屬汞；無紅外線和紫外線輻射。（6）響應(yīng)速度快：納秒級(jí)，使亮度和色彩的動(dòng)態(tài)控制更加容易，可實(shí)現(xiàn)色彩的動(dòng)態(tài)變化和數(shù)字化控制。 照明用大功率LED的發(fā)展及與其它光源的對(duì)比表：技術(shù)指標(biāo)照明用LED 2002照明用LED 2007照明用LED 201

11、2照明用LED 2020白熾燈熒光燈HID發(fā)光效率(lm/W)25751502001685100壽命(khr)20>20>100>1001103光通量(lm/lamp)252001,0001,5001,2003,4003,200輸入功率 (W/lamp)754035每千流明成本 ($/klm)20020<5<20.41.517單燈成本 ($/lamp)54<5<30.5550顯色指數(shù) (CRI)7580>80>809575<70應(yīng)用特征反應(yīng)快，低電壓、恒流驅(qū)動(dòng)高溫含紫外光反應(yīng)慢可滲透的照明市場(chǎng)特殊要求領(lǐng)域白熾燈市場(chǎng)

12、熒光燈市場(chǎng)所有照明領(lǐng)域（傳統(tǒng)照明）(汽車前燈)（三） 應(yīng)用范圍1. 景觀照明燈：如建筑物的背景燈、勾邊燈、洗墻燈，廣場(chǎng)、庭院的埋地?zé)?，在這些領(lǐng)域大功率LED比目前常用的DIP LED有更大的優(yōu)勢(shì)。獨(dú)立實(shí)施或依附于橋梁、公園的景觀照明和一般建筑物外部景觀裝飾照明、室內(nèi)裝飾照明，這些市場(chǎng)的應(yīng)用技術(shù)已較成熟，大功率LED應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)更明顯，其市場(chǎng)空間不見得就比通用照明小。這些應(yīng)用一般采用非白光LED，而非白光LED在量產(chǎn)效率及其產(chǎn)品良率上是目前的白光LED無法比擬的，最適合量產(chǎn)、推廣。2. 指示燈/信號(hào)燈：交通燈、汽車指示燈等，大功率LED由于其信賴性方面更具有優(yōu)勢(shì)，完全可以代替目前的DIP LED。

13、3. 室內(nèi)裝飾、特色照明：如壁燈、商戶的窗柜照明。4. 臺(tái)燈、汽車內(nèi)部照明燈：通用照明的先鋒，其無有害光線、無閃頻等使之與現(xiàn)有的臺(tái)燈光源相比有較大的優(yōu)勢(shì)。5. 閃光燈：用于相機(jī)、手機(jī)等。6. 可攜帶照明的光源：已有相當(dāng)?shù)陌l(fā)展，如礦燈、手電燈、自行車燈。7. 招牌、廣告字/幕的背光照明：如亞克力發(fā)光標(biāo)識(shí)/招牌，其應(yīng)用將會(huì)大規(guī)模展開。8. 娛樂場(chǎng)所特色照明：如舞廳、演播廳，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、數(shù)字化、明亮變化、色彩變化。9. LCD顯示屏的背/側(cè)光源：SMD類大功率做大尺寸的顯示屏背光源較為合適。10. 路燈：將廣泛應(yīng)用于城市街道、高速路照明。11. 汽車前照燈：取代HID尚需時(shí)日，但理論上比HID有節(jié)能

14、、長壽等優(yōu)勢(shì)。12. 通用白光照明：普及大功率LED通用照明是可以預(yù)見的。四、 現(xiàn)狀1. 主要生產(chǎn)廠家1） LumiledsRebel，Luxeon （K2）2） OsramDragon3） Nichia？（日亞，在大功率LED方面似乎沒有什么優(yōu)勢(shì)）4） CreeXlamp5） 臺(tái)灣Edison、研晶光電 Edixeon6） 韓國Seoul SemiconductorP47） 鴻利 / 量子 （力豐/漢德森）2. 我司產(chǎn)品應(yīng)用市場(chǎng)產(chǎn)品類型產(chǎn)品說明應(yīng)用市場(chǎng)市場(chǎng)情況仿流明Luxeon產(chǎn)品單色光單色光（裝飾）照明LED Lamp先行占據(jù)市場(chǎng)；大功率LED單色燈供應(yīng)較少仿流明Luxeon產(chǎn)品（molding成型