高压LED现状和未来发展趋势
2011-08-12
来源:Csia
高压led,是一种高功率LED,是LED生产厂家提供一种串联好的小功率LED以集成的大功率LED芯片,它是集成LED中的一种。而就主要组件高功率白光LED技术来说,高压LED发光效率的基本门坎要求达到100lm/W。
事实上,早在过去就有各种集成的LED,以不同数量的LED串并联起来,得到各种不同功率和电压的LED。最早推出集成LED是美国的普瑞公司,把很多小功率LED在基板上串并联起来,以得到一颗大功率LED。高压LED和这种集成LED的主要差别在于,高压LED是全部串联,而集成LED则是串并联。
当前市场上,关于高压LED将主导LED照明市场的的呼声一浪高过一浪,那么与低压LED相比,高压LED的优势和缺点是什么,它们又有着什么样的区别?高压LED是否真的取代今天的低压LED,从而“主导未来的LED通用照明”呢?
企业力推功率节节升“高”
台湾晶元光电,一直以来都是高压LED的先行者。晶电是全球最早推出高压LED,也是效率最好的厂商。从去年第二季度开始,晶电已开始成功量产高压LED,并向各大照明厂送样。目前,确定已打入全球三大照明厂供应链,连通路商IKEA也开始采用,更提出了2011年“高压LED”照明突破30%的目标。
据晶电相关负责人透露,晶电最新的高压暖白光LED产品发光效率可达120流明/瓦水准,单一蓝、红之高压芯片则可达130流明/瓦水准,公司预计将于今年第二季到第三季间量产上市。
除此之外,今年6月,武汉迪源光电也在国内率先推出HVLED芯片。由迪源光电自主开发的HV芯片量产光效已超过110lm/W,与迪源目前量产的DC大功率芯片相比,发光效率提高约10%,1000小时持续点亮光输出功率衰减均小于2%。经测试证明,HV芯片与DC大功率芯片具备同样稳定可靠的光电性能,达到同类产品先进水平。而HV高压LED芯片,将成为迪源光电未来LED照明发展的一个重要方向。
随着高压LED需求的递增,国内外各地企业加紧投入,力求也能分一杯羹。2011年,高功率LED照明市场之竞争态势将会愈趋激烈。
目前,Cree仍是照明LED技术领导者,并已于2010年底推出160lm/W产品,但价格相对偏高。继欧司朗于2010年底推出136lm/W产品后,Nichias、晶电、璨圆也都在2011年第一季推出发光效率分别达133lm/W、110lm/W和100lm/W产品,打算与Cree竞争。据了解,日前LED磊晶晶电的高压LED芯片成功打入国际LED照明大厂飞利浦供应链,并从4月起大量出货。
而在高压LED中游封装,企业也持续加码。鉴于看好LED照明有加速导入各项终端应用市场的发展趋势,目前,艾笛森高功率LED产品线已切入欧洲地区通路商和大陆灯具模块厂供应链,并已在大陆东莞和扬州地区扩建高功率led封装新产能,以有效满足华东和华南两地客户的需求。其中,扬州厂属新的生产基地,总月产能规模至少将增至5千万颗。
高低压对比高压优势凸显
LED企业对高压LED的持续热情,也伴随着高压LED客户的增加,相比之下,低压LED芯片面临着越来越难卖进LED通用照明市场的危险。
相比低压LED,目前比较流行的说法是,高压LED有两大明显竞争优势:第一,在同样输出功率下,高压LED所需的驱动电流大大低于低压LED。第二,高压LED可以大幅降低AC-DC转换效率损失。
而针对这两个优势,专家茅于海日前发布了文章做出反驳。他提出,优势一的说法是不成立的,因为耗散功率的大小主要由LED的发光效率决定,而不是由其标称功率决定。标称功率不等于输入功率。如果要决定散热器的大小,应当是在同样的发光效率来计算。而对于优势二,“实际上做过AC/DC恒流驱动的人都知道,AC/DC转换器的效率几乎是和最后的输出电压没有什么关系。可能变压器次级的电流大了会增加一些铜损,但是这是很小的,还不至于影响到散热器的设计。”
高压技术难点散热成关键
LED朝高功率发展,散热问题尤为关键。随着LED照明的需求日趋迫切,高功率LED的散热问题逐渐受到重视,因为过高的温度会导致LED发光效率衰减。LED运作所产生的废热若无法有效散出,则会直接对LED的寿命造成严重的影响。因此,近年来高功率LED的散热问题,成为LED照明行业研究的重要课题。
随着LED朝着高功率方向的发展,导热、散热相关问题的解决也势在必行,而解决此类问题的途径也相当多元化。针对大功率LED照明的散热技术,各家公司也是各显神通。
例如,台湾的光海科技便拥有“COHS封装散热技术”。光海利用本身载板设计能力的优势,将LED直接封装在高导热性的铜基座上,铜的高导热性就如同散热器的角色,再加上以电路设计及自有工艺克服绝缘膜与铜材质间的附着性问题,便发展出所谓的COHS技术(ChipsOnHeatSink),并已拥有47项COHS相关专利。
除此之外,目前另一常见的散热技术则是采用陶瓷基板。由于陶瓷基板的成本低廉,且具有与开云棋牌官网在线客服有接近的热膨胀系数与较高的耐热能力,能有效地解决热歪斜及高温工艺问题。
基本上,LED散热基板主要分为金属与陶瓷基板。金属基板以铝或铜为材料,由于技术成熟,且具成本优势,目前为一般LED产品所采用。而陶瓷基板线路对位精确度高,为业界公认导热与散热性能极佳的绝缘材料,是目前高功率LED散热最适方案,虽然成本比金属基板要高,但照明要求的散热性及稳定性高于笔记本电脑、电视等电子产品,因此,包括Cree、欧司朗、飞利浦及日亚等国际大厂,都使用陶瓷基板作为LED晶粒散热材质。
高压趋势明显低压或被取代?
随着高压LED需求和投入的持续旺盛,有人提出“今天的低压LED将淡出未来的LED通用照明市场”,而高压LED将“主导未来的LED通用照明”,事实是否真的如此呢?
茅于海认为,高压LED不失为一种具有特点的LED,它可以增加使用者的选择。但并不会取代所有的低压LED,由太阳能供电的灯具系统里,就是低压直流的电源,当然也就会直接采用低压直流的LED了。所以各种LED都会存在,只是供给不同的场合。
同时,台湾晶元光电副经理谢明勋认为,高功率LED和传统小尺寸LED的设计上有许多相似之处,例如如何均匀地扩散电流、如何进一步提高光萃取效率。但其最大的不同点在于热的问题,为了使LED能在大功率操作下依旧保有高的可靠度,如何解决散热是一项最重要的课题。因此,LED本身仍存在着一些问题尚待解决,包括成本、发光效率及散热问题等。“在这些问题一一被排除的同时,晶电亦致力于开发LED的整合方案,让未来LED的使用更简单、更人性化。”
不可否认的是,LED产品功率的节节升高,将在未来很长一对时间成为大势所趋。
对于高压LED的发展前景,晶元宝晨总经理林依达指出:“实际上,世界几大LED封装厂、应用厂商都对高压LED较为看好,瑞丰光电、Cree都推出了高压LED的封装器件。在成品方面,高压LED的电源设计比较容易、散热也比较好处理,所以,未来它一定能在市场上占据很大的份额,当然低压LED也不会完全被取代,它也有它的应用市场。”