照明級LED規格探討

　　照明級LED可以從許多層面來(lái)探討與分類(lèi)。從芯片端來(lái)分類(lèi)的話(huà)，可以從電流來(lái)分類(lèi)小功率(High BrightnessLED，20~150mA)，高功率(High Power LED，<150mA)，ACLED等類(lèi)型。而從封裝結構來(lái)區分主要可以分為在單一封裝體上用單一芯片來(lái)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)。而不同的封裝結構與芯片都有其適合的照明燈具市場(chǎng)。

Figure-1 照明級LED芯片與封裝規格

　　各種規格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當作光源。ACLED，受限于A(yíng)CLED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，現階段廠(chǎng)商多半采用小功率多晶封裝形式，也有廠(chǎng)商採取高功率多晶封裝形式。

Figure-2 各種規格LED所適用的LED燈具

　　LED與傳統光源的成本比較

　　至于LED光源與傳統燈具光源的成本比較上，現階段LED的 Lm(Lumen per dollar)大約在USD0.01~0.02左右。由于LED價(jià)格經(jīng)過(guò)去年的大幅度下跌，因此相較于傳統省電燈泡的價(jià)差由去年的5~10倍縮小至2~4倍，這也是今年以來(lái)LED照明逐漸加溫的原因之ㄧ。
不過(guò)由于傳統燈具市場(chǎng)非常成熟，因此傳統燈具的亮度與價(jià)格并不會(huì )呈現同比例變化，但是LED卻不相同。由于LED為半導體元件，價(jià)格與亮度會(huì )呈現同比例增加。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)格相較傳統燈管價(jià)差高達20倍以上，目前還是以商用空間或是政府標案才有機會(huì )導入。

Figure-3 LED與螢光燈的Lm比較

　　歐美照明級LED供應商

　　CREE

　　CREE為上游芯片到封裝的整合供應商。近年所推出的Xlamp系列在照明級LED上頗獲好評，無(wú)論在發(fā)光效率或是壽命上都非常有競爭力。主要原因在于芯片的材料上采用碳化硅基板(SiliconeCarbide)來(lái)取代藍寶石基板，碳化硅基板的導熱係數幾乎是藍寶石基板的10倍(Silicone Carbide has 10times Vertical thermal characteristics thanSaphire)，及既導熱又導電可垂直直接將熱導出。此外、螢光粉的配方以及涂佈上也有獨特的**技術(shù)。而2009年美國即將公佈的EnergyStar規范，現階段CREE也已經(jīng)能夠符合，同時(shí)也已經(jīng)通過(guò)LM 79、LM80測試的大部份項目，因此對于未來(lái)想要出貨到美國的照明燈具產(chǎn)品，CREE的LED會(huì )具有相當大的優(yōu)勢。

　　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)幾種規格。XP與XR的規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*高可達到430Lm@350mA，建議操作*大值為700mA。

　　OSRAM
 
　　照明大廠(chǎng)歐司朗 (OSRAM) 在LED領(lǐng)域由旗下子公司歐司朗光電半導體(OSRAM Opto Semiconductors)負責。OSRAM OptoSemiconductors具有從芯片到封裝的整合能力，并且有多項白光**技術(shù)。在芯片端以ThinGaN技術(shù)開(kāi)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(xiàn)取出。
 
　　而在高功率的產(chǎn)品線(xiàn)規格上，依據功率不同而區分為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LED供應商

　　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規格也是不少LED燈具廠(chǎng)商的偏好規格。以目前主流083B為例，在300mA下以3.3V驅動(dòng)，發(fā)光效率可以達到100Lm/W。

　　ToyodaGosei

　　在3C背光領(lǐng)域市佔率頗高的日廠(chǎng)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(guò)底部的反射層提高折射次數。由于不需要導線(xiàn)架，因此沒(méi)有導線(xiàn)架遮蔽的問(wèn)題，有助于提升發(fā)光效率，發(fā)光效率可達80Lm/W，且產(chǎn)品尺寸僅只有3.5*3.5mm。此產(chǎn)品使用無(wú)機材料制成，具有高信賴(lài)性與壽命長(cháng)的優(yōu)勢。目前已經(jīng)在送樣階段，預計將于今年中量產(chǎn)。

　　臺灣照明級LED供應商

　　艾笛森

　　艾笛森為臺灣知名的高功率LED封裝廠(chǎng)商。高功率LED元件主要采用Leadframe封裝形式，2008年下半年也陸續推出尺寸較小的COB封裝的元件?？梢怨腖ED規格從1W~100W不等。

　　以Ediexeon ARC為例，采用臺灣的芯片，Leadframe單晶封裝形式，分別提供1W/3W規格。在350mA下，發(fā)光效率可以達到100Lm/W。實(shí)測3000小時(shí)光衰大約3%。主要應用于室內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。規格分別為50W/100W，光通量可以達到4000/7000Lm，發(fā)光效率可達70Lm/W。由于可以直接應用于路燈上，因此客戶(hù)詢(xún)問(wèn)度很高。不過(guò)由于高功率多晶封裝的散熱問(wèn)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(hù)必須要有相當的解熱能力才能考慮選購此規格。

　　齊瀚光電

　　齊瀚光電股份有限公司創(chuàng )立于2004年，透過(guò)母公司LUSTROUS在美國申請**，由齊瀚生產(chǎn)制造，并且以L(fǎng)USTROUS品牌對外銷(xiāo)售。

　　齊瀚的劉家齊總經(jīng)理特別強調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構，目前只有齊瀚有能力做垂直的結構。其高功率LED元件在siliconwafer做COB封裝，透過(guò)氮化物的雙色螢光粉來(lái)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)品規格5W~10W不等，未來(lái)將會(huì )開(kāi)發(fā)出15W的產(chǎn)品。目前新產(chǎn)品以下列三個(gè)規格為主，Diamond/DiamondPro系列發(fā)光效率70-80Lm/W，CRI75%左右。而Crystal系列演色性高達92%，適合應用于百貨公司，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(wàn)小時(shí)。

　　新強光電

　　以往在LED路燈領(lǐng)域著(zhù)墨較多的新強光電逐漸改變其產(chǎn)品策略。從2008年開(kāi)始主推其光源引擎，并且開(kāi)發(fā)多樣的室內或是商用照明燈具。新強光電的陳振賢董事長(cháng)強調該公司擁有芯片、封裝、散熱等多項**，因此新強的LED元件由芯片端即自行設計，并且委外制造。而后續的封裝以及散熱引擎一體成行，為臺灣少數能夠整合芯片到封裝的高功率LED供應商。

　　新強*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(cháng)強調目前實(shí)測的光衰數據已經(jīng)達到2.1萬(wàn)小時(shí)，預估在室溫25℃下產(chǎn)品壽命可高達6萬(wàn)小時(shí)以上。而今年也將會(huì )推出70Lm/W的NeoPacEmitter規格。