从芯片、封装、应用三大层面解读LED照明技术

    在LED照明技术持续发展及社会对能源危机日益重视的今天，LED照明行业迎来全面爆发期，吸引众多资金及企业涌入，由此照明市场的竞争也日益激烈。

　　如果从LED照明技术的发展来看，可以从三个方面来讲，一个是芯片层面，一个是封装层面，一个是应用层面。芯片层面主要关注LED的制成技术；封装层面主要是如何把LED芯片转换成可以用来照明的灯珠或是光源；LED应用层面技术发展相对复杂，主要包括电子控制技术的发展、新型材料的发展和使用，环境照明质量评价技术的发展和完善。

　　芯片层面

　　一直以追求高的发光效率为LED芯片技术发展的动力。倒装技术是目前获取高效大功率LED芯片的主要技术之一，衬底材料中蓝宝石和与之配套的垂直结构的激光衬底剥离技术(LLO)和新型键合技术仍将在较长时间内占统治地位。

　　但在不久的将来，采用金属半导体结构，改善欧姆接触，提高晶体质量，改善电子迁移率和电注入效率，同时通过LED芯片外形表面粗化和光子晶体，高反射率镜面，透明电极改善提取光效率，那时白光LED的总效率可达到52%。

　　随着LED光效的提高，一方面芯片越做越小，在一定大小的外延片上可切割的芯片数越来越多，从而降低单颗芯片的成本，另一方面单芯片功率越做越大，如现在是3W，将来会往5W、10W发展。这对有功率要求的照明应用可以减少芯片使用数，降低应用系统的成本。

　　总之，倒装法、高电压、硅基氮化镓仍将是半导体照明芯片的发展方向。

　　封装层面

　　芯片级封装、LED灯丝封装、高显色指数及广色域将是未来封装工艺的发展趋势。采用透明导电膜、表面粗化技术、DBR反射器技术来提升LED灯珠的光效正装封装仍然是技术主流；同时倒装结构的COB/COF技术也是封装厂家关注的重点，集成封装式光引擎将会成为下一季研发重点。

　　去电源方案(高压LED)，COB/COF应用的普及：在成本因素驱动下，去电源方案逐步成为可接受的产品，而高压LED充分迎合了去电源方案，但其需要解决的是芯片可靠性。凭借低热阻、光型好、免焊接以及成本低廉等优势，COB应用在今后将会得到广泛普及。

　　另外，中功率将成为主流封装方式，目前市场上的产品多为大功率LED产品或是小功率LED产品，它们虽各有优点，但也有着无法克服的缺陷，而结合两者优点的中功率LED产品应运而生。

　　还有就是新材料在封装中的应用。耐高温、抗紫外以及低吸水率等更高环境耐受性的材料，如热固型材料EMC、热塑性PCT、改性PPA以及类陶瓷塑料等将会被广泛应用。

　　对于光品质的需求，针对室内照明方面，LED显色指数CRI 以80为标准，以90+为目标，尽量使照明产品的光色接近普朗克曲线，这样才能改善LED的光品质，今后室内照明也将更关注光的品质。

　　通过优化LED封装技术，光效进一步提高，目前已经超过200lm/W，远高于其他大量使用的传统光源。LED灯珠的散热性能将进一步改善，可靠性进一步提高，灯珠的寿命也会进一步延长，从而光色品质进一步提高，最终人眼舒适度达到进一步改善。

　　LED应用研发层面

　　目前应用厂家主要通过采用新型散热材料、先进光学设计与新型光学材料应用等手段实现LED照明产品的成本优化，同时并保证产品性能。

　　但在将来，LED照明应用厂家将重点关注这些点：

　　1、 基于应用场景要求的可互换LED光引擎技术；

　　2、基于物联网平台的LED智能照明系统架构技术；

　　3、基于可靠性设计的LED照明灯具开发，使用周期内保持颜色/亮度一致性的高性能LED照明灯具开发；

　　4、基于大面积高效漫射扩散板技术的灯具开发；

　　5、在线光环境体验的照明系统解决技术和服务系统；

　　6、LED光源的色彩丰富特性，这使得情景照明也将是LED照明的核心竞争力。

　　传统照明灯具都是围绕光源形状尺寸来设计的，尺寸固定。

　　而LED照明灯具的特点是：

　　灯具形状自由，外观创意；

　　灯具尺寸自由，大小灵活；

　　灯具光量自由，按需照明；

　　灯具光谱自由，光色灵动；

　　灯具位置自由，安装随意。

　　未来LED灯具形状将不再局限于传统灯具的形状，而倾向于形状自由化和隐藏性。形状自由一方面满足个性需求，另一方面则可作为装饰品进行点缀;而LED的隐藏性将以嵌入式的形式让照明灯具隐藏起来但又无处不在。

　　同时LED照明产品实现光照流明随意控制，不再局限于某一区域某一情景中固定的瓦数，这将是一个极大的技术进步。

　　智能照明：未来发展趋势

　　智能照明是指利用智能客户端进行信息收集、处理和操控，通过对灯光进行亮度调节、灯光开关机分布控制、光谱调节控制、场景设置等功能，达到安全、节能、健康、舒适等特点。

　　智能照明技术的特点包括分布式、遥控遥测、开放式、兼容性、互动性等。

　　要达到智能照明，需要具备客户端智能操作技术和数据采集技术、互联网数据传输技术、云端大数据管理分析技术、客户在线体验的情境照明技术，只有以这些技术为基础，才能真正实现智能照明。

　　未来对智能化照明的的要求就是个性化展示、简易操控、情绪感应。

　　家居照明因其照明需求较为简单，较易操控，因此智能LED照明会从这里出发。但随着技术的发展，未来即使在公共场合，也需一个良好的照明系统，比如户外景观照明对智能化的需求就非常高，但技术难以满足需求。

　　如何突破户外照明、商业照明等公共场所智能照明的技术瓶颈、价格障碍也已经成为亟待解决的问题。

　　智能化是未来生活的必然趋势。LED灯具智能化只是各种家居设备智能化的一小部分，企业必须要通过技术研发让灯具变得智能与多样，以迎合客户的个性化需求。但是目前智能照明技术由于成本过高、产品匹配性较差等问题，致使LED智能照明产品无法普及。

　　随着技术改进、产品性能趋向稳定、成本降低，智能化LED灯具肯定会广泛流通于市场。LED企业是否掌握了智能照明技术，并且设计出迎合市场需求的产品和智能控制系统，在很大程度是决定了该企业能否长期发展。

　　从使用场景来看，场景不同，照明需求也不一样。LED室内照明作为LED照明的“一支洪流”，其发展经历三个主要阶段：

　　一、完善产品性能。

　　在这一阶段LED企业着重提高产品效能，保证LED产品的照明质量，诸如提高LED光源、MR16灯杯及LED模组等产品的效能；

　　二、优化成本。

　　这个阶段，企业要尽量缩短产品回收周期，增加自身产品容量，通过提升产品研发技术，从而生产出为客户所接受的高性价比的产品；

　　三、引领光的数字化。

　　室内照明的质量有三个重要的衡量指标：物理指标、生理指标和心理指标。不同的光照环境会影响消费者的心跳、血压等生理指标，从而影响到消费者的心理舒适度。在照明应用上，生理指标和心理指标更为重要。

　　未来的室内照明将不会太关注光效，而会更注重光的品质，更关注客户的情感体验，通过对光的感悟营造出愉悦环境，还有不同观察方向的灯具色差。LED产品本身色差和色漂、频闪都会影响室内照明效果。

　　当前国内LED照明应用技术较为分散，同质化产品、劣质产品充斥LED照明市场，致使市场混乱、竞争无序。国内众多LED企业正处于学习阶段，而非自主创新。许多中小企业着眼于短期利益，另一方面也没有足够资源、时间投入到产品研发中，致使LED产品良莠不齐。而国际照明企业的LED产品质量、性能，尤其在光学设计、产品智能控制等方面均优于国内产品。

　　针对这一现状，小型LED企业在前期阶段，可通过购买行业协会的技术，或者通过企业营销实力发展企业；企业规模达到中型阶段，则需转变发展战略，通过对市场进行深入调研，明确LED照明产品未来发展趋势，积极投入大量资源提升研发实力，与群雄角逐LED照明市场。

　　LED照明行业将不断的进行资源整合，LED照明企业掌舵人要具备敏锐市场洞察力，加大投入提升产品研发能力，积累核心竞争力，才能在未来的竞争中立于不败之地。

责任编辑：YL  来源：新世纪LED网