照明級(jí)LED規(guī)格探討

　　照明級(jí)LED可以從許多層面來探討與分類。從芯片端來分類的話，可以從電流來分類小功率(High BrightnessLED，20~150mA)，高功率(High Power LED，<150mA)，ACLED等類型。而從封裝結(jié)構(gòu)來區(qū)分主要可以分為在單一封裝體上用單一芯片來作單芯片封裝(single chippackage)、或是在單一封裝體上用多芯片做成多芯片封裝(multi chippackage)。而不同的封裝結(jié)構(gòu)與芯片都有其適合的照明燈具市場(chǎng)。

Figure-1 照明級(jí)LED芯片與封裝規(guī)格

　　各種規(guī)格LED所適用的LED燈具

　　目前燈泡型式的LED燈具采用的光源多半為單晶、多晶封裝的高功率LED、ACLED等。單晶封裝的高功率LED，普遍用在MR16、LED投射燈等光源集中、指向性強(qiáng)的照明產(chǎn)品。而10W以上取代省電燈泡的LED燈泡則是采用多顆封裝的高功率LED當(dāng)作光源。ACLED，受限于ACLED芯片的技術(shù)瓶頸，目前普遍還是10W以下取代白熾燈的LED燈泡居多。至于燈條型式的照明燈具，現(xiàn)階段廠商多半采用小功率多晶封裝形式，也有廠商採取高功率多晶封裝形式。

Figure-2 各種規(guī)格LED所適用的LED燈具

　　LED與傳統(tǒng)光源的成本比較

　　至于LED光源與傳統(tǒng)燈具光源的成本比較上，現(xiàn)階段LED的 Lm(Lumen per dollar)大約在USD0.01~0.02左右。由于LED價(jià)格經(jīng)過去年的大幅度下跌，因此相較于傳統(tǒng)省電燈泡的價(jià)差由去年的5~10倍縮小至2~4倍，這也是今年以來LED照明逐漸加溫的原因之ㄧ。
不過由于傳統(tǒng)燈具市場(chǎng)非常成熟，因此傳統(tǒng)燈具的亮度與價(jià)格并不會(huì)呈現(xiàn)同比例變化，但是LED卻不相同。由于LED為半導(dǎo)體元件，價(jià)格與亮度會(huì)呈現(xiàn)同比例增加。在價(jià)格考量上，目前還是以10W以下的LED燈泡的滲透率*高。至于LED燈條的部分，由于產(chǎn)品價(jià)格相較傳統(tǒng)燈管價(jià)差高達(dá)20倍以上，目前還是以商用空間或是政府標(biāo)案才有機(jī)會(huì)導(dǎo)入。

Figure-3 LED與螢光燈的Lm比較

　　歐美照明級(jí)LED供應(yīng)商

　　CREE

　　CREE為上游芯片到封裝的整合供應(yīng)商。近年所推出的Xlamp系列在照明級(jí)LED上頗獲好評(píng)，無論在發(fā)光效率或是壽命上都非常有競(jìng)爭(zhēng)力。主要原因在于芯片的材料上采用碳化硅基板(SiliconeCarbide)來取代藍(lán)寶石基板，碳化硅基板的導(dǎo)熱係數(shù)幾乎是藍(lán)寶石基板的10倍(Silicone Carbide has 10times Vertical thermal characteristics thanSaphire)，及既導(dǎo)熱又導(dǎo)電可垂直直接將熱導(dǎo)出。此外、螢光粉的配方以及涂佈上也有獨(dú)特的**技術(shù)。而2009年美國(guó)即將公佈的EnergyStar規(guī)范，現(xiàn)階段CREE也已經(jīng)能夠符合，同時(shí)也已經(jīng)通過LM 79、LM80測(cè)試的大部份項(xiàng)目，因此對(duì)于未來想要出貨到美國(guó)的照明燈具產(chǎn)品，CREE的LED會(huì)具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。

　　目前High Power Xlamp系列的包含XR-E(7090封裝)、XR-C，XP-E(3535封裝)、XP-C，以及MC-E(70904晶封裝)幾種規(guī)格。XP與XR的規(guī)格差異在于封裝體大小，XP的尺寸縮小近80%，可以有效的降低材料成本，達(dá)到與XR系列一樣的發(fā)光效率，但*大建議操作電流由 XR 系列的 1Amp 降低為700mA。XP-E的發(fā)光效率*高可達(dá)114Lm/W(cool white)MIN,并已經(jīng)大量出貨。而MC-E則是采用4顆高功率的多晶封裝，整體光通量*高可達(dá)到430Lm@350mA，建議操作*大值為700mA。

　　OSRAM
 
　　照明大廠歐司朗 (OSRAM) 在LED領(lǐng)域由旗下子公司歐司朗光電半導(dǎo)體(OSRAM Opto Semiconductors)負(fù)責(zé)。OSRAM OptoSemiconductors具有從芯片到封裝的整合能力，并且有多項(xiàng)白光**技術(shù)。在芯片端以ThinGaN技術(shù)開發(fā)出高亮度的LED，首先在InGaN層上形成金屬膜，之后再剝離藍(lán)寶石。這樣，金屬膜就會(huì)產(chǎn)生映射的效果而獲得更多的光線取出。
 
　　而在高功率的產(chǎn)品線規(guī)格上，依據(jù)功率不同而區(qū)分為Golden DRAGON (1W)、Platinum DRAGON(3W)、Diamond DRAGON (5W)。都是以單顆高功率LED封裝于在PLCC裡面。以目前的Golden DRAGON系列的主力產(chǎn)品LUW W5AM和 LCWW5AM為例，光通量可達(dá)112-130 lm和 71-82 lm，發(fā)光效率分別是100 lm/W和 64 lm/W。

　　日本照明級(jí)LED供應(yīng)商

　　Nichia

　　Nichia的主要產(chǎn)品為小功率多晶封裝的LED，藉由并聯(lián)多顆小功率LED芯片在PLCC封裝體上。由于每單一個(gè)小芯片所分配到的電流極小，可以達(dá)到高光效以及不需要太多散熱的優(yōu)點(diǎn)。在產(chǎn)品策略上，Nichia與Lumonus合作后，今年也會(huì)推出高功率的LED產(chǎn)品。
而Nichia在去年所推出083規(guī)格也是不少LED燈具廠商的偏好規(guī)格。以目前主流083B為例，在300mA下以3.3V驅(qū)動(dòng)，發(fā)光效率可以達(dá)到100Lm/W。

　　ToyodaGosei

　　在3C背光領(lǐng)域市佔(zhàn)率頗高的日廠豐田合成(ToyodaGosei, TG)也將在今年推出3W的高功率LED產(chǎn)品。采用單芯片封裝形式，以Flip chip技術(shù)將High powerLED倒置于陶瓷基板上，透過底部的反射層提高折射次數(shù)。由于不需要導(dǎo)線架，因此沒有導(dǎo)線架遮蔽的問題，有助于提升發(fā)光效率，發(fā)光效率可達(dá)80Lm/W，且產(chǎn)品尺寸僅只有3.5*3.5mm。此產(chǎn)品使用無機(jī)材料制成，具有高信賴性與壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)。目前已經(jīng)在送樣階段，預(yù)計(jì)將于今年中量產(chǎn)。

　　臺(tái)灣照明級(jí)LED供應(yīng)商

　　艾笛森

　　艾笛森為臺(tái)灣知名的高功率LED封裝廠商。高功率LED元件主要采用Leadframe封裝形式，2008年下半年也陸續(xù)推出尺寸較小的COB封裝的元件。可以供應(yīng)的LED規(guī)格從1W~100W不等。

　　以Ediexeon ARC為例，采用臺(tái)灣的芯片，Leadframe單晶封裝形式，分別提供1W/3W規(guī)格。在350mA下，發(fā)光效率可以達(dá)到100Lm/W。實(shí)測(cè)3000小時(shí)光衰大約3%。主要應(yīng)用于室內(nèi)與商用空間的照明燈具。

　　而另外一個(gè)系列的Edistar，于陶瓷基板上采用高功率多晶封裝的形式。規(guī)格分別為50W/100W，光通量可以達(dá)到4000/7000Lm，發(fā)光效率可達(dá)70Lm/W。由于可以直接應(yīng)用于路燈上，因此客戶詢問度很高。不過由于高功率多晶封裝的散熱問題不容易處理，會(huì)影響到光效與壽命，因此想要使用的燈具客戶必須要有相當(dāng)?shù)慕鉄崮芰Σ拍芸紤]選購此規(guī)格。

　　齊瀚光電

　　齊瀚光電股份有限公司創(chuàng)立于2004年，透過母公司LUSTROUS在美國(guó)申請(qǐng)**，由齊瀚生產(chǎn)制造，并且以LUSTROUS品牌對(duì)外銷售。

　　齊瀚的劉家齊總經(jīng)理特別強(qiáng)調(diào)該公司自有的高功率COB封裝**，由于市面上COB封裝幾乎都做平行結(jié)構(gòu)，目前只有齊瀚有能力做垂直的結(jié)構(gòu)。其高功率LED元件在siliconwafer做COB封裝，透過氮化物的雙色螢光粉來混成白光，并且在封裝后再加上一次光學(xué)處裡。

　　主要的產(chǎn)品規(guī)格5W~10W不等，未來將會(huì)開發(fā)出15W的產(chǎn)品。目前新產(chǎn)品以下列三個(gè)規(guī)格為主，Diamond/DiamondPro系列發(fā)光效率70-80Lm/W，CRI75%左右。而Crystal系列演色性高達(dá)92%，適合應(yīng)用于百貨公司，展示柜的商品照明。該公司的高功率LED元件壽命大約1.5萬小時(shí)。

　　新強(qiáng)光電

　　以往在LED路燈領(lǐng)域著墨較多的新強(qiáng)光電逐漸改變其產(chǎn)品策略。從2008年開始主推其光源引擎，并且開發(fā)多樣的室內(nèi)或是商用照明燈具。新強(qiáng)光電的陳振賢董事長(zhǎng)強(qiáng)調(diào)該公司擁有芯片、封裝、散熱等多項(xiàng)**，因此新強(qiáng)的LED元件由芯片端即自行設(shè)計(jì)，并且委外制造。而后續(xù)的封裝以及散熱引擎一體成行，為臺(tái)灣少數(shù)能夠整合芯片到封裝的高功率LED供應(yīng)商。

　　新強(qiáng)*新的產(chǎn)品NeoPacEmitter為高功率多晶封裝的LED元件，30W的LED光通量可以維持在1,500Lm，尺寸僅有14.1x14.1mm。雖然發(fā)光效率只有50Lm/W，但是搭配自有的散熱模組可以將junctiontemperature控制在60°C，進(jìn)而確保LED光源的耐久性并維持其光特性。陳振賢董事長(zhǎng)強(qiáng)調(diào)目前實(shí)測(cè)的光衰數(shù)據(jù)已經(jīng)達(dá)到2.1萬小時(shí)，預(yù)估在室溫25℃下產(chǎn)品壽命可高達(dá)6萬小時(shí)以上。而今年也將會(huì)推出70Lm/W的NeoPacEmitter規(guī)格。