LED照明的三个关键部分

2013年06月05日 23:06    1640190015
关键词: LED , LED照明 , LED封装 , LED灯具
        LED(Lighting Emitting Diode)照明即是发光二极管照明,是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料,在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。  而由于白色发光二极管(简称白光LED)的出现和快速发展,引起了政府和商家的极大重视,白光LED具有低压、低功耗、高可靠性、长寿命及固体化等优点。其最大的吸引力和期望是作为白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代照明新光源,具有庞大的照明市场和显着的节能效果。
  当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下,节约能源是我们未来面临的重要的问题,在照明领域,LED发光产品的应用正吸引着世人的目光,LED作为一种新型的绿色光源产品,必然是未来发展的趋势,二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。
  中国LED产业起步于20世纪70年代。经过30多年的发展,中国LED产业已初步形成了包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链,中国发展得比较快的LED企业很多:雷士照明、长方照明。在"国家半导体照明工程"的推动下,形成了上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄七个国家半导体照明工程产业化基地。长三角、珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国LED产业发展的聚集地。
  目前,中国半导体照明产业发展向好,外延芯片企业的发展尤其迅速、封装企业规模继续保持较快增长、照明应用取得较大进展。2007年中国LED应用产品产值已超过300亿元,已成为LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明等应用产品世界最大的生产和出口国,新兴的半导体照明产业正在形成。国内在照明领域已经形成一定特色,其中户外照明发展最快,已有上百家LED路灯企业并建设了几十条示范道路,但在室内通用照明市场方面仍显落后。
  2003年政府推出"半导体照明工程"以期大力推动我国LED照明用LED的发展;以厦门为例子,自2004年厦门被科技部正式确定为中国四大光电产业基地之一以来,厦门基地内LED企业已从最初的30余家发展到目前的90多家。
  LED照明总体上分为前端芯片生产、封装生产和灯具驱动设计及生产三个部分,随着LED芯片工艺的不断完善,(功率提高,出光效率提高、ESD水平的提高等),为LED照明推广提供了很好的时机,以华联电子、光莆电子、信达光电为例子,在LED照明发展逐步分为三大类型的白光LED运用,传统的子弹头型或半球型(LAMPLED)的白光LED,主要用在户外屏幕、交通信号等;TOPLED生产,该产品在国内包括厦门属于比较新的产品,大部分LED光电企业都有计划或正在上该产品项目,主要用在室内照明,如:LED台灯、LED日光灯、汽车照明,特别是在平板电视的背光照明上的运用是热门的话题;大功率LED目前3瓦可以小批量生产,主要运用在户外照明如:路灯、隧道灯等。
  对于白光LED在照明方面的发展,最主要的是白色TOPLED和POWERLED的开发和大批量生产,基于目前情况,在芯片开发上晶元、国联、三安、可瑞等可提供批量生产的芯片,并且也非常重视目前普遍存在的衰减问题、抗静电能力、发光效率等研发工作;封装厂如华联电子、光普电子、信达光电对于TOPLED和POWERLED的项目陆续在上量。
  灯具驱动设计上华联电子在2006年开始就进行小批量的生产,特别是在夜景工程和路灯上厦门已经有实际例子,但是考虑到白色LED的材料选型和封装技术以及驱动电源等综合性情况,在白色LED实际运用中还存在散热设计问题(影响到芯片的光效,如:大功率LED的光能量很大一部分转变为热能损耗掉)、驱动电路的设计缺陷导致产品在运用中失效比例比较大,如厦门的夜景工程中很多是由于驱动电源的问题导致灯不亮的现象;
  但是在灯具的运用上,各个生产厂还是不断的在投入研发力量,特别是在TOPLED在日光灯等市内照明上已经开始批量的生产投入市场,目前价格太高是阻止它在民用及其他商用、工业用领域快速成长的唯一因素,前期与各个芯片供应商交流过,大功率LED芯片的价格正在以每年30-50%的速度下降,预计再过2-3年,LED照明在民用及其他商用、工业领域的应用会呈现爆炸式成长,整个市场具有超乎想象的巨大潜力。
  前端芯片生产、封装生产和灯具驱动设计及生产在厦门已经形成了一个产业链,在目前阶段,特别是封装厂,将TOPLED和POWERLED生产中的工艺质量控制作为重点技术攻关,为大批量生产蓄积经验和提升质量做准备。
  对于封装厂照明用的LED大致工艺如下:
  装片--键合--荧光胶涂布--封装--测试
  在工艺控制中,装片位置、胶高度及芯片完整性的工艺控制;金丝球焊球的推力、球直径,第二焊点与电镀层结合状况,焊线拉力和断点控制;荧光胶沉淀、气泡的工艺控制;封装后TG点的工艺控制和测试电参数程序的选择等等过程工艺控制都与白色LED产品的质量和批量效果紧密相关,特别是在工厂为提高生产效率和产品质量,全部采用自动化设备,期间的工艺质量控制更为重要。
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