- 高亮度LED制程技術分析
- 利用光學物理特性來改善產(chǎn)品質量
- 采用大量LED元件利用平面排布的形式
在全球對抗溫室效應、環(huán)保熱潮下，LED替代光源發(fā)展也出現(xiàn)跳躍性發(fā)展，不但延續(xù)LED光源本身環(huán)保、壽命長、體積小優(yōu)點，加上日益成熟的高亮度、高功率LED技術，更讓LED取代日常光源的可用性大幅提升，成為目前節(jié)約能源、替代高耗能光源的首選...
LED光源具備多項環(huán)保優(yōu)勢，但早期產(chǎn)品在散熱處理與高亮度設計方面，仍存在某些技術瓶頸無法突破，但在LED芯片制程持續(xù)改善下，現(xiàn)有照明用LED的亮度輸出流明更趨近于日常照明需求，加上IC固態(tài)形式的元件設計，讓LED的光源設計增加更多應用彈性與優(yōu)勢。
尤其是LED光源不易損壞、壽命長的優(yōu)點，若不計單組成本問題，相較于傳統(tǒng)高耗能的鎢絲燈(白熾燈)/鹵素燈/高壓鈉燈、有汞污染疑慮的CCFL螢光燈具，LED是表現(xiàn)相當優(yōu)異的替代性光源新選擇。
80W高亮度LED可具備6,400~8,000流明亮度，燈具可達100lm-W，元件壽命超過50,000小時。
LED照明光源，因本身元件的材料特性差異，加上發(fā)光原理異于傳統(tǒng)照明設備，若未加處理光形與改善照明質量，欲直接以LED取代一般日常應用的光源，仍有多項限制，尤其是演色性、照明光形、照明顏色、電源轉換效率...等關鍵問題，都需要透過芯片的制程改善或是燈具的光學物理設計強化，進一步滿足一般照明的需求。
LED固態(tài)照明仍存在成本偏高問題
在實際的照明應用市場，LED固態(tài)照明本身仍存在高單價、高成本限制，想要在短時間內加速LED照明應用普及，相關業(yè)者仍須在元件成本、制作技術、驗證標準...等關鍵項目，逐一改善成本效率。
而在生產(chǎn)技術方面，還得讓最終產(chǎn)品于色溫表現(xiàn)、演色性和光電轉換效率進行規(guī)格強化與性能提升，同時還要改善AC-DC電源轉換、高功率驅動控制、光源散熱和光形處理等相關技術，這些都是LED照明技術能否快速普及的重要關鍵。
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前面也有提到，LED照明光源的設計必須先改善照明模塊的散熱設計，散熱機制的集成是LED照明產(chǎn)品能否維持長壽命、低光衰的關鍵。例如，采用COB LED多晶燈板，將LED芯片固定在印刷電路板之上，LED芯片可直接透過PCB接觸增加熱傳導效率，進而改善LED照明應用常見的散熱問題。
LED載板設計形式 可改善元件散熱效率
為了因應高功率、高亮度的照明應用設計，原有的PCB載版會改采金屬核心的PCB材料來增加LED元件的散熱效率，因為驅動過程所產(chǎn)生的熱，均可藉由PCB的金屬核心來降低熱阻抗，進而強化散熱表現(xiàn)。
金屬核心PCB多使用MCPCB(Metal 酷睿 Printed Circuit Board)來降低載板熱阻設計，而MCPCB為求降低成本，多選用鋁為載板核心，具成本低廉、散熱能力佳及更好的抗腐蝕特性。
LED要獲得日常光源大量應用的優(yōu)勢，就必須深入發(fā)展芯片的核心技術，其中影響LED元件發(fā)光特性、效率的關鍵更在其基底材料與長晶的技術差異。LED基底材料除傳統(tǒng)藍寶石基底之外，矽、碳化硅、氧化鋅、氮化鎵...等都是目前LED的應用重點。而薄膜芯片技術則是開發(fā)高亮度LED芯片的重點技術。
Thin film重點在減少晶粒的側向光耗損，搭配底部反射面集成，可將芯片本身97%由電產(chǎn)生的光輸出直接自LED正面輸出，避免光耗損，如此自然可提高LED的單位發(fā)光效率。除提高LED芯片的光電效率外，亦可透過改變芯片結構，如芯片表面粗化設計，透過多重改善電光效率制程方法，進行產(chǎn)品改良。
利用封裝技術 全面強化LED元件照明性能
在高功率LED封裝技術方面，可分單顆芯片封裝、多芯片集成封裝、芯片板封裝...等項目，透過改善封裝技術，則可讓LED發(fā)光效率、散熱、產(chǎn)品可靠度獲得全面性的改善。
單顆芯片封裝應用方面，可利用封裝來改善發(fā)光效率、散熱熱阻，或開發(fā)SMT形式量產(chǎn)元件，另在封裝階段還能利用螢光粉體混入封裝體的處理手段，改善LED的輸出色溫，或是控制LED的照明光色與提升照明質量。
除晶粒本身的制程或是利用封裝設計來改善之外，LED燈具的設計形式或搭配光學透鏡，皆可利用光學物理特性來改善產(chǎn)品質量。例如，LED搭配光學矽膠封填即可使元件具備較大的照明光束角度，而經(jīng)過封裝處理的元件也能搭配二次光學透鏡強化底部反光杯的設計形式，大幅強化LED元件的光學特性。
在眾多高亮度照明用的LED設計方案中，也有采用大量LED元件利用平面排布的形式，以數(shù)量來達到增加燈具光輸出的效果，而在LED元件封裝上也是同樣道理，將多個LED芯片1次封裝在載板平面，也是LED照明應用的常見設計方案。
