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从芯片、封装、应用三大层面解读LED照明技术

文章来源:深圳市尚为照明集团人气:146发表时间:2019-06-04 16:11:49

    在LED照明技 术持续发展及社会对能源危机日益重视的今天,LED照明行 业迎来全面爆发期,吸引众 多资金及企业涌入,由此照 明市场的竞争也日益激烈。


    如果从LED照明技术的发展来看,可以从三个方面来讲,一个是芯片层面,一个是封装层面,一个是应用层面。芯片层面主要关注LED的制成技术;封装层 面主要是如何把LED芯片转 换成可以用来照明的灯珠或是光源;LED应用层 面技术发展相对复杂,主要包 括电子控制技术的发展、新型材 料的发展和使用,环境照 明质量评价技术的发展和完善。


芯片层面


  一直以 追求高的发光效率为LED芯片技术发展的动力。倒装技 术是目前获取高效大功率LED芯片的主要技术之一,衬底材 料中蓝宝石和与之配套的垂直结构的激光衬底剥离技术(LLO)和新型 键合技术仍将在较长时间内占统治地位。


  但在不久的将来,采用金属半导体结构,改善欧姆接触,提高晶体质量,改善电 子迁移率和电注入效率,同时通过LED芯片外 形表面粗化和光子晶体,高反射率镜面,透明电 极改善提取光效率,那时白光LED的总效率可达到52%。


  随着LED光效的提高,一方面芯片越做越小,在一定 大小的外延片上可切割的芯片数越来越多,从而降 低单颗芯片的成本,另一方 面单芯片功率越做越大,如现在是3W,将来会往5W、10W发展。这对有 功率要求的照明应用可以减少芯片使用数,降低应用系统的成本。


  总之,倒装法、高电压、硅基氮 化镓仍将是半导体照明芯片的发展方向。

封装层面

    芯片级封装、LED灯丝封装、高显色 指数及广色域将是未来封装工艺的发展趋势。采用透明导电膜、表面粗化技术、DBR反射器技术来提升LED灯珠的 光效正装封装仍然是技术主流;同时倒装结构的COB/COF技术也 是封装厂家关注的重点,集成封 装式光引擎将会成为下一季研发重点。

    去电源方案(高压LED),COB/COF应用的普及:在成本因素驱动下,去电源 方案逐步成为可接受的产品,而高压LED充分迎 合了去电源方案,但其需 要解决的是芯片可靠性。凭借低热阻、光型好、免焊接 以及成本低廉等优势,COB应用在 今后将会得到广泛普及。


    另外,中功率 将成为主流封装方式,目前市 场上的产品多为大功率LED产品或是小功率LED产品,它们虽各有优点,但也有 着无法克服的缺陷,而结合 两者优点的中功率LED产品应运而生。


    还有就 是新材料在封装中的应用。耐高温、抗紫外 以及低吸水率等更高环境耐受性的材料,如热固型材料EMC、热塑性PCT、改性PPA以及类 陶瓷塑料等将会被广泛应用。

    对于光品质的需求,针对室内照明方面,LED显色指数CRI 以80为标准,以90+为目标,尽量使 照明产品的光色接近普朗克曲线,这样才能改善LED的光品质,今后室 内照明也将更关注光的品质。


    通过优化LED封装技术,光效进一步提高,目前已经超过200lm/W,远高于 其他大量使用的传统光源。LED灯珠的 散热性能将进一步改善,可靠性进一步提高,灯珠的 寿命也会进一步延长,从而光 色品质进一步提高,最终人 眼舒适度达到进一步改善。

  LED应用研发层面

  目前应 用厂家主要通过采用新型散热材料、先进光 学设计与新型光学材料应用等手段实现LED照明产品的成本优化,同时并保证产品性能。


  但在将来,LED照明应 用厂家将重点关注这些点:


  1、 基于应 用场景要求的可互换LED光引擎技术;


  2、基于物联网平台的LED智能照 明系统架构技术;


  3、基于可靠性设计的LED照明灯具开发,使用周期内保持颜色/亮度一致性的高性能LED照明灯具开发;


  4、基于大 面积高效漫射扩散板技术的灯具开发;


  5、在线光 环境体验的照明系统解决技术和服务系统;


  6、LED光源的色彩丰富特性,这使得 情景照明也将是LED照明的核心竞争力。


  传统照 明灯具都是围绕光源形状尺寸来设计的,尺寸固定。


  而LED照明灯具的特点是:


  灯具形状自由,外观创意;


  灯具尺寸自由,大小灵活;


  灯具光量自由,按需照明;


  灯具光谱自由,光色灵动;


  灯具位置自由,安装随意。


    未来LED灯具形 状将不再局限于传统灯具的形状,而倾向 于形状自由化和隐藏性。形状自 由一方面满足个性需求,另一方 面则可作为装饰品进行点缀;而LED的隐藏 性将以嵌入式的形式让照明灯具隐藏起来但又无处不在。


    同时LED照明产 品实现光照流明随意控制,不再局 限于某一区域某一情景中固定的瓦数,这将是 一个极大的技术进步。


智能照明:未来发展趋势


    智能照 明是指利用智能客户端进行信息收集、处理和操控,通过对 灯光进行亮度调节、灯光开关机分布控制、光谱调节控制、场景设置等功能,达到安全、节能、健康、舒适等特点。


    智能照 明技术的特点包括分布式、遥控遥测、开放式、兼容性、互动性等。


    要达到智能照明,需要具 备客户端智能操作技术和数据采集技术、互联网数据传输技术、云端大 数据管理分析技术、客户在 线体验的情境照明技术,只有以 这些技术为基础,才能真 正实现智能照明。


    未来对 智能化照明的的要求就是个性化展示、简易操控、情绪感应。


    家居照 明因其照明需求较为简单,较易操控,因此智能LED照明会从这里出发。但随着技术的发展,未来即使在公共场合,也需一 个良好的照明系统,比如户 外景观照明对智能化的需求就非常高,但技术难以满足需求。


如何突破户外照明、商业照 明等公共场所智能照明的技术瓶颈、价格障 碍也已经成为亟待解决的问题。


    智能化 是未来生活的必然趋势。LED灯具智 能化只是各种家居设备智能化的一小部分,企业必 须要通过技术研发让灯具变得智能与多样,以迎合 客户的个性化需求。但是目 前智能照明技术由于成本过高、产品匹 配性较差等问题,致使LED智能照 明产品无法普及。


    随着技术改进、产品性能趋向稳定、成本降低,智能化LED灯具肯 定会广泛流通于市场。LED企业是 否掌握了智能照明技术,并且设 计出迎合市场需求的产品和智能控制系统,在很大 程度是决定了该企业能否长期发展。


从使用场景来看,场景不同,照明需求也不一样。LED室内照明作为LED照明的“一支洪流”,其发展 经历三个主要阶段:


一、完善产品性能。


    在这一阶段LED企业着 重提高产品效能,保证LED产品的照明质量,诸如提高LED光源、MR16灯杯及LED模组等产品的效能;


二、优化成本。


    这个阶段,企业要 尽量缩短产品回收周期,增加自身产品容量,通过提 升产品研发技术,从而生 产出为客户所接受的高性价比的产品;


三、引领光的数字化。


    室内照 明的质量有三个重要的衡量指标:物理指标、生理指标和心理指标。不同的 光照环境会影响消费者的心跳、血压等生理指标,从而影 响到消费者的心理舒适度。在照明应用上,生理指 标和心理指标更为重要。


   未来的 室内照明将不会太关注光效,而会更注重光的品质,更关注 客户的情感体验,通过对 光的感悟营造出愉悦环境,还有不 同观察方向的灯具色差。LED产品本身色差和色漂、频闪都 会影响室内照明效果。


    当前国内LED照明应 用技术较为分散,同质化产品、劣质产品充斥LED照明市场,致使市场混乱、竞争无序。国内众多LED企业正处于学习阶段,而非自主创新。许多中 小企业着眼于短期利益,另一方 面也没有足够资源、时间投 入到产品研发中,致使LED产品良莠不齐。而国际照明企业的LED产品质量、性能,尤其在光学设计、产品智 能控制等方面均优于国内产品。


    针对这一现状,小型LED企业在前期阶段,可通过 购买行业协会的技术,或者通 过企业营销实力发展企业;企业规 模达到中型阶段,则需转变发展战略,通过对 市场进行深入调研,明确LED照明产 品未来发展趋势,积极投 入大量资源提升研发实力,与群雄角逐LED照明市场。


    LED照明行 业将不断的进行资源整合,LED照明企 业掌舵人要具备敏锐市场洞察力,加大投 入提升产品研发能力,积累核心竞争力,才能在 未来的竞争中立于不败之地。

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