高功率LED发展趋势

高功率LED发展趋势前言：LED自发明以来，时至今日，已深入生活各个角落，因LED本身各方面优势，使传统发光组件正逐一被LED所取代，目前市场正积极导入室内用照明区块。本文：LED，从早期传统的炮弹封装，发展到现在的平板型封装，已经历多年演化，运用在传统的电子零组件或最新型显示器，LED俨然是个不可或缺的角色。LED基本发光原理是利用电子能阶迁移，释放出能量、产生光，最简单的构造是将发光层夹于正负极，导电透过电子能阶让发光层发量。图说：传统型态与新形态各异，使用的层面也不同。图说：在阳极与阴极施加直流电时，电子(＋)和电洞(－)便会在发光层开始会合，并且互相配对结合，透过这种结合，发光层可获得能量，但是此种能量并不稳定，于是又再返回基本的「基底状态」，而再返回基底状态的过程，便发出光亮。制程方面，大体上可分为3步骤，前处理、成膜、封装。前处理着重基板处理，成膜工程则是分别镀上不同的膜，此阶段可决定LED成品的发光属性，最后封装是将基板切割，成为不同型态晶粒。封装的内部也有着不同的型态，有的是采单一晶粒，有的是用多粒晶粒，由于目前并没有制式的规范，各家厂商在开发制造是以应用作考虑，例如:所需的颜色、发光的强度、大小尺寸等。厂商一旦设定好所需颜色，就会选用适当晶粒，再视内部晶粒封装方式弹性选择搭配方法，像是简单的导线封装或是COB封装(chiponboard)，再搭配不同散热性质的基板，像是选择亮度、色度足够？或是散热优先？，如此一来，符合期待的产品就产生了。当市场需要高功率、高亮度、柔和的室内白光源，同样类似的流程就会再跑数次，以期望找到最适化的产品，一旦某个环节达不到客户需求，就会针对该部分重新研究发展。醉图说：在基福板镀上各层数属性不同的菌膜，切割成倦晶粒，封装江即可依需求摩组装成品。念LED发出咱的光，具有睡指向性，而诉且是有高纯滋度的单色光刻，这2项特爱点让使用方壁式与传统光积源有明显差知异，例如用沟于单色指示级灯使用时，倍不需透过特移殊配色滤镜翅，即可直接嫂输出纯色光骨，节省50忠%以上能源盾。而指向性塞光源，在设饼计灯具时，能也较传统灯播具略为不同乔，实务应用渔有时可以省栋略一些反射女材料，达到乳节省、环保污目的。其目前L倍ED几大厂纤各自掌握一遵些核心技术乒与专利，日颂亚化学拥有肚白光专利、具飞利浦Lu股miled怎s拥有红光奶专利，制造否厂对专利问杆题都谨慎处设理，一不小扇心诉讼官司躺就会缠身。节RGB口3色光开葡发成功，让阅LED也正扶式跨足全彩宽光谱领域，辣除了透过三余色光混出白坡色光源，也冬可以利用三盗色LED制吵造出显示器朴和户外大型驳广告牌。在还研发过程中眉，在Lum宏ileds耐任职的R闷oland挪Hait候z曾提出倾LED每隔逮18-24买个月，亮度画就会提高一津倍的理论，铁而实际上L骨ED亮度早三已超越此项是理论，使高依亮度LED司照明可以提瘦早为人类所婶服务。骑台湾LED帖的市场与未占来方向悉台湾的队LED产量速占世界第一征，不但是许咐多大厂的代帝工厂，本身另也推出许多穿商品，可与诵市场应用接惭轨。电子零弦件上的用途梅、显示器的披背光用途、撤或是直接拿除来当作显示痒器、都是已早经商化的产状品，高功率侧的LED陆掠续发表后，胶取代照明市叉场是下一个爸LED所扮消演的重要角预色。在市菜场应用中，厕将LED用舒于背光痕光源用途，博曾出现过高康峰需求，而缠这个高峰期煤也打开LE萍D的各式应格用层面，增齐加了不少的躺商机，及材境料上的不可穴取代性。狼在未来垮，车用、显妈示器、各种根号志灯、照摔明、或是其误它照明器材枝，都有机会尽再创下波应启用高峰，其拥中最令人期未待的应用高译峰，应是用英于显示器及舒照明用途，盗目前各大厂军都极度看好坑这2区块的藏前景，也加炭紧脚步布局羽开发新品因贩应。就LE座D汽车应用拿来说，目前劳仍以车内用超途为最大宗痛，如用于仪朋表板、阅读桑灯...等挤，而车尾指丹示灯的使用徒率也逐渐增耳加中，在2遵007年L迹EXUS与现AUDI也奶推出了以L浊ED作车头怠灯的车款，岭但这块应用蛮领域，国内叔还在摸索阶春段。顺图说：LE扬D有机会可君取代所有车脸用传统灯源智。特图说：LE洒XUS利用页复眼式LE沿D作为车头匆灯。依LED事显示器的背板光源可大致征分2大类，卖1是利用白因光LED光本源、另1类失是利用彩色终光源混成白昂光。丛目前的船技术层面，蓬白光LED汗的发光效率映较佳，目前怒普遍用于显与示器的背光池用途，因L历ED体积小充、不占空间蔽，未来有机富会全面替代枣冷阴极管；吧而利用彩色敢LED混光局的背光方式予，多用于高谈阶显示器，汗以强化屏幕秋画质。纤图说：LE池D背光有许扫多优点，在巡高阶的显示遥器产品上，啦目前有以L据ED背光取蜓代传统冷阴探极管的趋势披。取而照明始市场形态与借显示器相仿证，虽然强调正高亮度、高强功率，也多断以纯白光为腔主，但设计医师或是终端尺客户要求演躬色性或是柔成和感，仍会刊采用多色混蓬色成的白光吹光源，达到洽所需效果。氧在下游圾厂商切入的畜角度面来看的，显示器和体照明应用是羊壁垒分明的饲2大领域，伶而照明区域吵也区分成装激潢或纯照明内，小型厂商聪不愿意投入房大量资金切膏入高功率的碎系统发展，巩而比较倾向合大型工程的疑装潢，如营彼业用广告牌席或是建筑物竹外观，从中共间获取较大屋利益。而中沸上游厂商则果对纯照明用澡途抱持着积肤极态度，开锄发出更贴近月传统灯具的邮LED模块积，以期望市迹场需求增加传时，有足够陶的技术以及饺产能，满足田消费者需求围。伤由于发保光特性与传辰统灯具不同涌，消费者或嘉是终端用户偿，会习惯性许用传统光源怖概念去检视锦LED新商轧品，设计或励是宣传销售苹上，厂商必尸须把未来在积市场的可能脊性加以考虑子，以便更快乏的打入市场饶。真高功率LE贡D的用途与老需求济目前市议面上看到L怒ED类型，良不外乎是电罗子零件、广栗告广告牌、凉户外大型显哀示、及室内降情境式装潢塔，真正作为衡照明用途者盘非常少，原戏因在于真正性作为照明需厦求，所需光蠢的质与量，胶比一般的L响ED能办到形的要高出许秃多。趣光线用鹿于照明需求到大略可分3炸种，首先讲雅求的是光强射度、其次是扑演色性、最刺后即是光照梦的均匀度。粉光的强塞度足够：才虏能够远距离内的辨识物体遭，但国内L芹ED厂商对秩于这部分会小以lm/W活作基本表示割，相对于大每家熟悉的烛犬光反而不使嫁用，原因在帝于发光的类贡型截然不同绩。型演色性临佳：可以感寒受灯光带来幕的舒适感，此所得演色性蔽是指物体在鼠太阳光下所捧呈现得正常门颜色，以百峰分比作基准级，Ra-1盟00为10甘0%也就是肝正常得太阳羽光源下的表替现。目高亮度招：LED目五前最常用得镜技术是蓝色仰发光层发出赢的白光，强悔度够，但演值色性不良，锣新的技术是蜜利用黄色发沃光层，发出善演色性表现惭更佳的光源乳，但这部分卸牵涉到专利庭，多数厂商园会选用R、绳G、B三色箭混光，达到利最佳的表现绢效果。父光照的押均匀度够，简像在室内就银可让整个空吨间明亮表现券均衡，而以师上的3点正昏是当前高功朝率LED最步重要的研发殖课题。目前早各家厂商都行致力发展高娱功率的LE戚D产品，虽矿然已有许多毕新的成就，芬但随着功率胜提高，散热牺问题势必是架第一个面临丙到的关卡。袍膨锻芳书

高厌功率LED案基板未来展歌望前言：喊一般使吉用的功率或丢是低功率L丹ED封装，片普通电子业斩界用的PC宋B版及可以章满足需求，则但是随着市河场需求的层并次扩大，迎凡接高功率的昂时机到来，尘PCB基板筒渐渐的不敷锯使用...内文：辈在LE您D产业前景衬一片看好时截，高功率L向ED是目前货大家关注的撑焦点，发展疾高功率的利厅基点，除了轰考虑台湾产访业本身的结秩构链、高功葱率的组态和哲散热方式、丰散热基板的眠发展背景以蜂及目前散热迫基板的技术仔演进。组LED散热士的原理与结虎构笋高功率冶的LED，吃所输入能源宵只有20%喷转化成光，提其余的都以罗热的形态消若耗掉，若这射些热能未能珍及时的排出场外界，那么呼LED的寿级命就会因此超大打折扣。乓那么LED请的热能是如自何排出的呢炼？LED散冈热能力通常纯受照封装模蝶式、及使用拦材质的导热非性所影响，掏热的散逸途什径不外乎传碍导、对流、喇辐射这3大腥类，而LE含D的封装材屡料里积聚的败热能，大部瞎分是以传导扇方散出，所糠以封装方式壁和材质选用致就相当关键芦。余传统炮眨弹型封装，抹以插件式运哈用，广泛运维在家电或是仔通讯产品的络指示灯，常虽看到的颜色柜多为红、黄申、绿色光等窗，但因为大夸部分LED帅产生的热只斩能藉由2根串导线，往组脾装的基板上静导热，散热车效果不佳。津平板型爬的封装方式本，因为整体犬与基板贴合逆，整体导热漂面积增加，护加上近年来鼻基板材质已羡针对散热，附作许多研发棕与改良，L抄ED运用也持就更为广泛班。僚图说：传统唱与新型态的功封装方式。坛LED散热刻基板的种类史目前常湾见的基板种爸类有，硬式科印刷电路板谱、高热导系踢数铝基板、凡陶瓷基板、策软式印刷电钻路板、金属迈复合材料。场硬式印刷电拍路板(Pr蹲inted啊Circ园uitB闹oard；裙PCB)，真多用于各项变电子基板，拥最常见到的茧就是计算机罪内部的各项捞组件，如主剃机板、显示歇卡、声卡…拳等。台湾发扎展了30多巩年，有完整算的体系，从开上游到下游格，有助于L傲ED基板的应发展。黄传统的嘱PCB板，攻无法乘载高量功率的热能排，发展仍停纱在低功率的声LED，但瞎由于转型、藏投资、技术婆等其它考虑挽，并不会往烤高功率的L和ED生产研菜发方向规划六，而会以现羊有的机台、冷或是利用其窄它电子基板沈技术转移到房LED运用辩上，达到降带低成本、提设高效率目的讨。镇高热导喜系数铝基板驼(Meta谷lCor稍ePCB拘；MCPC框B)，，是辽以PCB降将下方基材晕改为铝合金熊，一般来说过纯铝的散热态系数k(W喇/mK)较麻铝合金高，因但由于纯铝所的硬度不高匙造成使用上去的困难，所奴以会以铝合奴金的型式，怜来制作基板指。蚂在MC坏PCB国内既厂商发展出壮不同型态的土种类，有以洽软板取代氧绩化铝板方式杨，发挥高效愈能的散热，沟也有的厂商网改变树脂配布方，不但将岔涂布的关键瞧技术提升，劈也顾虑到基位材的环保问辰题。浅图说：传统是电子零件用务PCB板与阵LED用P景CB板，在旺材料本质上币架构相同，倚但为了达到苏不同用途，魂还是会有微座小差异。(客许家铭摄弱)意陶瓷基枯板目前有3胞大类，Al荷2O3(氧平化铝)、L尼TCC(低第温共烧陶瓷犯)、AlN缓(氮化铝)暗，技术门坎南性而言，但娘AlN最高秀、LTCC萌次之。跪由陶瓷尝烧结而成得留LED基板魄，有散热性羞佳、耐高温口、耐潮湿等训优点。但是百价格高出传遥统基板数倍顿，所以至今茂仍不是散热辽型基板主要瓦组件，但若旗不考虑价格刷因素，陶瓷正基板是为最问佳首选。幕未来需衔要耐高温的揉LED，会矿以需长时间户照明的路灯点、需强光照络明的医疗灯绵具...等皮用途为主，袭陶瓷基板的迟优势，要选说择需高度散蓬热的商品，盾且需有完备客规格，才能哪符合生产效傲益比，才会文有前景。龙图说：不同呼种类陶瓷基扑板，以瓦数佣、内部颜色侧组件作区分泛。继软式印些刷电路板(薪FPC)具菊有重量轻、首可挠性、厚阶度薄、运用疼空间灵活等央优点，热传众导系数优于级传统PCB碌基板或是M妻CPCB基宫板，且应用制面积大于陶甩瓷基板。详图说：软性少电路板的基捞本结构，由嚷胶片组成，茄具有高度可桨曲挠性，可跨以用于狭窄寿空间中。霜图说：软性笔电路板已广册为运用在L态ED基板上去，其柔软特嗽色，可简单材组装在空间替狭小的电器占内。递金属复总合技术，学龟理上热传导蜻率高、导热继性好，工研缩院曾发表过竿相关技术，终但相关技术她仍处于实验拣阶段，良率列偏低，目前挪在市场并没泻有正式生产标。决目前市场L佳ED基板选幅用方式军PCB朋板属于低功誉率LED封瓜装，而大于帐1W(瓦)繁则以MCP党CB为主，佛以亿光电子催为例，并没陡有着重在任驾何基板种类边，而完全是诵以市场需求屿和产品特性民区分，用适愈合的素材匹方配出最合宜惰的商品。相戏对于亿光这娘类生产多元傻商品的公司宫，禾伸堂则滩把主力放于络陶瓷基板产丽品，一类由宫公司自行设桂计规格占总宫体10%，率其余占90主%则是由下冶游厂商委托席制造。软板真具有可曲挠面性，可应用趣于特殊结构予，且热导率剑与MCPC岩B接近，特麻别适用在小拿体积、需折保迭类型的商甲品。顾LED翠散热基板的冒市场需求量找，预估20馅09年会迅寿速的膨胀，皆相机闪光灯模、面板喇背光、按键蔬，车用灯、债显示器、笔纱记型计算机意、桌上型显孟示器、电视腊的背光源，讽以及室内照疼明、路灯.背..等。都旱将由LED性扮演要角，瞧在未来的商掘机非常可观舍。漏谢找

高功率遇LED热效倒应推动封装塌基板革命刃长久以来，趁显示应用一具直是LED杯的主要诉求抛，对于LE被D的散热性鸟要求不甚高肚的情况下，乡LED多利趁用传统树脂伍基板进行封没装。200醋0年以后，桂随LED高肝辉度化与高副效率化技术乎发展，再加型上蓝光LE耍D发光效率脏大幅改善，咱与LED制辱造成本持续回下滑，让L漆ED应用范京围、及有意毒愿采用LE沃D的产业范棵围不断扩增明，包括液晶统、家电、汽斯车等业者，左也开始积极吵考虑应用L田ED的可能兴性，例如消雪费性产品业络者对于高功威率LED的猫期待是，能蕉达到省电、运高辉度、长舰使用寿命、沫高色再现性户，这代表着日达到高散热肯性能力，是将高功率LE悟D封装基板光不可欠缺的沉条件。筒此外，群液晶面板业匆者面临欧盟踢RoHS规归范，需正视委将冷阴极灯忠管全面无水裹银化的环保牙压力，造成会市场对于高卷功率LED德的需求更加烘急迫。臣LED峰封装除了保线护内部LE楼D芯片外，垂还兼具LE究D芯片与外哪部作电气连恭接、散热等尖功能。穿环氧树脂特千性已不符合摔高功率LE靠D需求矩1个L糊ED能达到僚几百流明，问这基本上不疫是大问题，亚主要的问题纪是，如何去献处理散热？劝接下来在产英生这么大的盟流明后，如扰何维持亮度撇的稳定与持塔续性，这又幻是另一个重肚要课题，若玉热处理没有袜做好的话，湿LED的亮捏度和寿命会受下降很快，档对于LED孔来说，如何抓做到有效的候可靠度和热教传导，是非四常重要。建以往L链ED是使用起低热传导率奉树脂进行封勉装，不过这愁被视为是影岁响散热特性亡的原因之一席，此外，环依氧树脂耐热你性比较差，乡可能会出现牌的情况是，饰在LED芯案片本身的寿群命未到达前绳，环氧树脂贿就已呈现变焦色情况，因篇此，提高散丧热性已是重诱要关键。除奏此之外，不亡仅因为热现威象会对环氧豆树脂产生变嗽化，甚至短哲波长也会对尼环氧树脂造哲成问题，这宴是因为白光责LED发光伏光谱中，也凶包含短波长斥光线，而环仪氧树脂却相快当容易受白毒光LED中血的短波长光镇线破坏，即构使是低功率团白光LED摄，已能使环颂氧树脂破坏利现象加剧，饱更何况高功疫率白光LE犯D所发出的阻短波长光线夫更多，恶化详自然比低功摔率款式更加纳快速，甚至吴有些产品在施连续点亮后饶的使用寿命塑仅5,00蒙0小时，甚惕至更短！所娱以，与其不谣断克服因旧钢有封装材料伐「环氧树脂钩」带来的变丈色困扰，不迹如朝寻求新怖1代的封装板材料努力。色图说：环氧猎树脂耐热性嘉比较差，在强LED芯片别本身的寿命攀到达前，环只氧树脂就已昨出现变色。裹金属基板成闷新焦点蜂因此最榆近几年逐渐共改用高热传胸导陶瓷，或赵是金属树脂因封装结构，领就是为了解午决散热、与承强化原有特册性做的努力滴。LED芯灶片高功率化六常用方式是轨：芯片大型劳化、改善发袭光效率、采姐用高取光效贫率的封装、娘及大电流化垒。这类做法贞虽然电流发凭光量会呈比锅例增加，不阻过发热量也讽会随之上升吴。病对高功樱率LED封淋装技术上而斯言，由于散巡热的问题造苹成了一定程并度的困扰，马在此背景下禾具有高成本洞效益的金属折基板技术，腐就成了LE攀D高效率化榴之后另1个旺备受关心的腔新发展。重过去由兔于LED输隐出功率较小纤，因此使用抹传统FR4便等玻璃环氧熊树脂封装基亦板，并不会绞造成太大的蛛散热问题，椒但应用于照怠明用的高功夹率LED，妙其发光效率策约为20%嫌~30%左糊右，虽芯片赛面积相当小撕，整体消费围电力也不高停，不过单位质面积的发热汗量却很大。赠一般来且说，树脂基翁板的散热，衣只能够支持亿0.5W以肿下的LED矮，超过0.腐5W以上的倾LED，多浅改用金属或吼陶瓷高散热秀基板进行封狭装，主要原揉因是，基板证的散热性直烛接影响LE腹D寿命与性钳能，因此封饥装基板成为止设计高辉度丹LED商品梯的开发重点响。最图说：LE嗓D芯片大多婆利用芯片大陕型化、改善库发光效率、位采高取光效朱率封装，及俯大电流化达均高亮度目标附。退高功率加速还金属基板取锯代树脂材料碌关于L季ED封装基颂板散热设计荣，目前大致虽可以分成，筛LED芯片渔至封装体的停热传导、及炊封装体至外碑部的热传达抚两大部分。悼使用高热传堡导材时，封驼装内部的温绝差会变小，垃此时热流不裁会呈局部性纸集中，LE客D芯片整体条产生的热流森，呈放射状谣流至封装内润部各角落，蜻所以利用高尿热传导材料碎，可提高内嫌部的热扩散韵性。通就热传屯导的改善来讽说，几乎是更完全仰赖材颠料提升来解每决问题。多蛇数人均认为疫，随LED镜芯片大型化气、大电流化甘、高功率化舟发展，会加乖速金属封装威取代传统树胶脂封装方式太。册就目前跨金属高散热浴基板材料而黄言，可分成右硬质与可挠伞曲两种基板轨，结构上，梨硬质基板属总于传统金属合材料，金属痰LED封装醉基板采铝与片铜等材料，诊绝缘层部分相，大多采充差填高热传导秃性无机填充圆物，拥有高嫩热传导性、号加工性、电竞磁波遮蔽性谜、耐热冲击默性等金属特弟性，厚度方启面通常大于粥1mm肿，大多都广斥泛应用在L屿ED灯具模痛块，与照明湾模块等，技卫术上是与铝桥质基板具相权同高热传导膀能力，在高覆散热要求下笛，相当有能漂力担任高功舍率LED封纳装材料。苹各封装基板虎业者正积极跪开发可挠曲泉基板唉可挠曲搂基板的出现攻，原期望应瞒用在汽车导贯航的LCD即背光模块薄被形化需求而执开发，以及脑高功率LE丘D可以完成留立体封装要洽求下产生，论基本上可挠捷曲基板以铝斯为材料，是知利应用铝的逐高热传导性服与轻量化特毒性，制成高何密度封装基探板，透过铝篇质基板薄板想化后，达可有挠曲特性，锯并且也