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联系人：刘先生 |
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一、LED芯片效率的提升与LED应用技术的扩展必将会改变现有的LED封装技术
LED LAMP现有的封装形式为:DIP、SMD、TOP、SUPERFLUX、HIGHT POWER
目前各种封装形式的不足（热阻高、出光利用率低、最终应用结构匹配难）
未来芯片技术将会以提高效率降低成本、莹光粉技术以提高效率稳定性与演色指数为进步方向
LED芯片效率的提升将以阶段性成长为主,从10lm/w~80lm/w、80lm/w~100lm/w、100lm/w~150lm/w、150lm/w~200lm/w…… 当技术进步到200lm/w时对比现有的芯片效率提升了4.5倍,芯片的发热量将大幅度减少(指同体积同面积比较)
二、LED封装形式的演变之路
我国发展半导体照明产业的蓝图(2005)
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技术指标 |
LED2004 |
LED2005 |
LED2008 |
LED2010 |
LED2022 |
白炽灯 |
荧光灯 |
|
发光效率(lm/W) |
25 |
45 |
110 |
200 |
500 |
16 |
85 |
|
寿命(khr) |
5 |
20 |
50 |
80 |
200 |
1 |
10 |
|
光通量(lm/lamp) |
25 |
130 |
500 |
1600 |
5000 |
1200 |
3400 |
|
输入功率(W/lamp) |
1 |
3 |
5 |
8 |
10 |
75 |
40 |
|
单灯成本(￥/lamp) |
32 |
50 |
<33 |
<28 |
<20 |
2 |
14 |
|
显色指数(CRI) |
75 |
80 |
>80 |
>80 |
>80 |
95 |
75 |
|
每千流明成本(￥/klm) |
1280 |
1110 |
<300 |
<140 |
<20 |
40 |
7.4 |
|
可渗透的照明市场 |
1、低光通量要求领域
2、手电筒
3、头灯 |
白炽灯市场 |
荧光灯市场 |
所有照明领域 |
1、所有照明领域
2、HID领域 |
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三、LED芯片效率的提升将使芯片的面积不断减小
| 可能的实现时间 |
芯片面积 |
类比光效(得到的光通量) |
实现的光效 |
裸晶亮度 |
|
2005.06 |
40mil×40mil |
60lm |
48lm/w |
… |
|
2007.06 |
38mil×38mil |
60lm |
55lm/w |
… |
|
2007.12 |
32mil×32mil |
60lm |
65lm/w |
… |
|
2008.06 |
28mil×28mil |
60lm |
75lm/w |
… |
|
2008.12 |
24mil×24mil |
60lm |
95lm/w |
… |
|
2009.06 |
20mil×20mil |
60lm |
110lm/w |
… |
|
2009.10 |
18mil×20mil |
60lm |
150lm/w |
… |
|
2010.06 |
16mil×18mil |
60lm |
180lm/w |
… |
|
2010.12 |
14mil×18mil |
60lm |
200lm/w |
… |
LED芯片效率的提升将使芯片的面积不断减小
四、LED封装技术将会发生的改变1
由高光效技术的发展路线可以预见,现有的封装工艺与封装材料并不能适用于未来的封装要求.
由于芯片内量子效率的提升所以产生的热量会减少，芯片有源层的有效电流密度会大幅度上升。
芯片整体发热量减少了,所以对于封装形式的散热面积要求也会减少, 目前采用的厚重散热的封装结构将会发生大的变化.
LED芯片效率提高使芯片面积大幅度减小，从而改变封装的方式，使单一器件的光输出大大增加
五、LED封装技术将会发生的改变2
单颗LED的效率大幅度提升使得发热大幅度减少。出于制造成本与良率考虑，单颗高功率LED芯片面积也会大幅度减小（14mil=60LM）。
发热变少与应用上对单一LED光源的高光通量需求使集成化封装成为主流。
集成化封装LED器件的热聚集效应使LED器件的整体导热效率变得极为重要。
能够大幅度减低热阻的共晶焊接技术将成为LED芯片封装技术的主流（高导热银胶技术由于热阻大于共晶焊技术，本身Tg点温度过低无法使用回流焊方式进行应用生产所以无法成为封装技术的主流）
减低成本的需要使非金丝焊接技术将大规模应用（铝丝焊接、铜丝焊接、直接复合等技术将大量应用）
仿PC硬度的硅胶成型技术、非球面的二次光学透镜技术等出光技术都将成为LED封装技术的基础
定向定量点胶工艺、图形化涂胶工艺、二次静电喷莹光粉工艺、膜层压法三基色荧光粉涂布工艺、芯片沉积加压法等白光工艺都将应用在LED封装工艺中，将会改善LED器件的出光效率与光色分布。
六、LED器件效率与封装工艺的提升将使LED应用成本大幅度下降
依照目前以实现的LED技术发展可以预计未来三到五年，每100lm的LED价格将会下降到RMB2元。（即：现在的高品质2000Lm E27节能灯价格约为RMB27~47元，则同样为2000Lm的LED节能灯的LED器件成本将为20元RMB，用LED制造的节能灯将直接威胁传统荧光管节能灯的市场，初次购买LED节能灯的成本将为大多数人所能接受。
LED在新型照明系统中与传统光源相比体积占明显优势，保持这一优势有利于LED的应用设计及大规模推广
七、现有的LED封装工艺
八、大功率LED封装的关键技术
大尺寸, 高效率[外量子效率]芯片
低电阻
高导热性
热匹配好的封装
高效荧光粉
高反射率以利于出光
智能驱动方式
低制造成本
九、LED高度自动化生产的现场
自动分光车间
自动成型车间
自动装片与焊线车间
注胶车间
十、LED封装未来工艺及装备的改变分析
| 工序 |
目前的工艺 |
目前的设备 |
存在的不足 |
未来可能的工艺 |
使用的设备 |
技术的优点 |
|
固晶 |
银胶粘着 |
自动固晶机 |
热阻高 |
共晶 |
高精度温控共晶机台 |
热阻降低 |
|
焊线 |
金丝球焊 |
自动焊线机 |
成本高抗应力变形差 |
铜线焊接或植球焊接 |
铜丝球焊机或覆晶球焊机 |
良率高\推力高 |
|
点胶 |
环氧树脂+YAG荧光粉 |
手动及半自动点胶机 |
无法精确控制粉量及光色 |
模造预成型粉胶层 |
高精度胶粉成型机 |
精确可控的荧光粉量 |
|
成型 |
环氧树脂模条成型 |
自动成型机 |
热阻高,UV特性及物理化学稳定性差 |
模造注胶成型的硅胶透镜 |
自动注胶机 |
成熟 |
|
测试 |
|
自动分光分色机 |
测试值与实际环境应用差别大 |
电性能及光性能测试 |
电光测试机 |
成熟 |
|
分选 |
|
自动分光分色机 |
主要进行光色杂乱的大量分选 |
无需进行光色分选 |
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LED封装设备及工艺的改变
LED封装技术将会发生的改变
结论
现有的LED封装技术及装备将会发生很大的改变。
未来LED封装工艺将会变得更简单，自动化程度将会变得更高，综合成本将会大副度下降。
LED封装企业将成为本次改变的推动者，向上推动LED芯片企业改变后段制造工艺，横向互动LED封装装备制造企业适应开发新的LED封装设备，向下推动灯具制造企业紧跟LED技术发展的趋势 在高光效低发热的新器件的应用上改变现有的笨重LED灯具，服务于节能社会。
灯具制造商兼并收购LED封装企业将成为新的趋势（垂直整合，吸收技术降低成本提高竞争力）
高功率LED器件的国际标准将会逐步落定尘埃，诞生出国际“LED器件标准灯”，各类LED应用将会步入有序开发。LED封装企业即将步入“标准工序大量制造时代”。 |
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