2013年7月5日，在工業(yè)和信息化部電子信息司的指導(dǎo)下，中國半導(dǎo)體照明/LED產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用聯(lián)盟、中國電子報社在北京主辦了“2013年中國LED供應(yīng)鏈大會”。本次大會以LED產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)的合作共贏、協(xié)同發(fā)展為主題進行了深入探討，來自工業(yè)和信息化部電子信息司、北京市經(jīng)信委等部門的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，LED外延與芯片制造、器件封裝、產(chǎn)品應(yīng)用、專用設(shè)備與材料等產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)代表近200人參加了會議。本報特摘登主要觀點，以饗讀者。
技術(shù)創(chuàng)新推動應(yīng)用需求
在傳統(tǒng)LED顯示屏領(lǐng)域，各種室內(nèi)外LED顯示屏關(guān)鍵技術(shù)基本成熟，產(chǎn)品整機在可靠性和工藝水平方面不斷改進和完善，形成了標(biāo)準(zhǔn)化系列產(chǎn)品。行業(yè)整體技術(shù)創(chuàng)新方向主要集中在大屏幕控制、高密度顯示新產(chǎn)品開發(fā)、特殊項目異形工程化設(shè)計、LED顯示應(yīng)用拓展產(chǎn)品以及產(chǎn)品可靠性、節(jié)能等方面。同時，全彩色室內(nèi)外顯示屏得到廣泛應(yīng)用，室外高清晰度全彩表貼技術(shù)與產(chǎn)品日趨成熟。
隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，LED上游產(chǎn)業(yè)發(fā)展對顯示應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展促進作用明顯，應(yīng)用于重大工程、滿足特殊需求的綜合技術(shù)工程能力增強。室內(nèi)高密度、小間距LED顯示屏挑戰(zhàn)DLP背投、LCD等，從P2.5到P1.8再到P1.5，廣泛應(yīng)用于廣電、道路交通指揮、公安監(jiān)控、電力系統(tǒng)、軍事、水利、城市管理等各個行業(yè)。2012年6月歐洲杯上，中國LED顯示企業(yè)再次展示了中國LED顯示產(chǎn)品的風(fēng)采，又一次讓“中國制造”站在了世界舞臺的中心。2012年春晚，由LED顯示屏組成的360度夢幻舞臺，呈現(xiàn)了一場視覺盛宴。
因此，整個產(chǎn)業(yè)對材料器件的需求也有了新的變化。在芯片器件方面，對表貼器件的需求不斷提升，且要求波長離散小、色彩一致性強;抗靜電能力強，可靠性高;性價比高，便于成本控制。在驅(qū)動元件方面，對刷新頻率和智能控制有了更高的要求。在電源系統(tǒng)方面，則要求節(jié)能、可靠，能實現(xiàn)冗余備份。
高壓芯片推廣亟須產(chǎn)業(yè)鏈配合
HV芯片的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：減少了芯片固晶、打線的數(shù)量，降低失效概率，降低封裝成本;單顆芯片內(nèi)形成多顆微晶集成，避免了芯片間BIN內(nèi)波長、電壓、亮度跨度帶來的一致性問題;芯片由于自身的工作高電壓，容易實現(xiàn)封裝成品工作電壓接近市電，提高了驅(qū)動電源的轉(zhuǎn)換效率;工作電流低，降低了成品應(yīng)用中的線路損耗;小電流驅(qū)動，光效高，減輕了散熱壓力;無需變壓器，避免了變壓器上的能量損耗，降低了成本，節(jié)約了驅(qū)動空間，方便燈具設(shè)計。
GaN基LED在照明領(lǐng)域取得了前所未有的進步，其光效和價格是LED能否得到快速推廣的關(guān)鍵因素。藍寶石襯底的正裝結(jié)構(gòu)LED以工藝簡單、成本相對較低一直是GaN基LED的主流結(jié)構(gòu)。我國臺灣晶元光電最早推出HV LED，發(fā)光效率可達到160lm/W以上。中國大陸的迪源光電在大陸率先實現(xiàn)了HV芯片的量產(chǎn)，所開發(fā)的HV芯片封裝后，光效超過110lm/W。但是，目前HV芯片還沒有大面積普及，封裝企業(yè)對HV芯片的需求較少，而HV芯片配光應(yīng)用的整體方案才能突顯HV芯片的優(yōu)勢。因此，HV芯片的制作與生產(chǎn)只是其中一個方面，更重要的是與設(shè)計、封裝、應(yīng)用等環(huán)節(jié)相結(jié)合，做好與應(yīng)用端客戶的對接和匹配工作，才能使HV芯片得以廣泛推廣。
傳統(tǒng)正裝結(jié)構(gòu)芯片仍是當(dāng)前的主流結(jié)構(gòu)，未來的主流結(jié)構(gòu)還不明朗。而HV LED使LED照明燈具設(shè)計進一步簡便和輕薄化，符合燈具發(fā)展的方向，有望成為未來LED芯片市場的重要組成部分。
新型封裝有講究
硅襯底垂直芯片采用銀作為P電極，相比藍寶石芯片采用ITO做P電極，導(dǎo)電性能提高10倍以上，因此具有良好的電流擴散特性，具備低電壓、高光效的特點，可以在大電流下工作。硅的導(dǎo)熱系數(shù)是藍寶石的5倍，良好的散熱性使硅襯底LED具有高性能和長壽命。同時，硅具備理想的熱延展性，高溫下仍可保持優(yōu)良的可靠性。另外，硅襯底可以實現(xiàn)無損剝離，消除了基板和氮化鎵材料層的應(yīng)力。其N面朝上，單面出光，無側(cè)光，發(fā)光形貌為朗伯分布，容易匹配二次光學(xué)，更適合指向性照明。
基于此，硅襯底垂直芯片在封裝時，一般采用陶瓷基板作為熱導(dǎo)和電性載體，可以獲得優(yōu)越的熱電效應(yīng)。底部鍍金適合銀漿固晶工藝，底部金錫合金適合共晶工藝。P電極與基板貼切接觸，熱阻小，可耐大電流使用。焊線少且短，性能穩(wěn)定。Molding光學(xué)Lens可以選擇30度到140度之間，指向性發(fā)光特點更突出。
倒裝芯片正面無Finger線，發(fā)光面積大，亮度更高。采用銀反射鏡電極，導(dǎo)電率大于ITO，電流分布更均勻，可以在大電流下工作。芯片和基板用金屬AuSn合金聯(lián)接，導(dǎo)熱更好。無金線焊接工藝，具有更高的可靠性。
在倒裝芯片封裝時，也是選取陶瓷基板作為熱導(dǎo)和電性載體，可以獲得優(yōu)越的熱電效應(yīng)，當(dāng)然也可以用金屬銅作為基板。芯片底部多為純錫或者金錫合金，適合共晶。P-N電極距離近，容易短路，工藝要求高。同時P-N電極與基板無縫連接，熱阻小，可耐大電流使用。無焊線，性能更穩(wěn)定�？蛇x用Molding光學(xué)Lens，也可以選擇SMD和COB封裝。
微熱管陣列解決散熱難題
相對傳統(tǒng)光源，LED具有長壽命、響應(yīng)快、潛在高光效、體積小以及窄光譜等優(yōu)點，但也正是由于其體積小、高光效的特點，使得LED仍存在應(yīng)用的障礙——散熱問題。以目前的半導(dǎo)體制造技術(shù)，大功率LED只能將約15%的輸入功率轉(zhuǎn)化為光能，而其余85%轉(zhuǎn)化成了熱能。而散熱不良將導(dǎo)致芯片加速老化，嚴(yán)重減少LED的壽命。所以，LED芯片散熱問題成了當(dāng)前LED技術(shù)在照明工程中應(yīng)用的障礙。
目前，LED散熱技術(shù)主要包括兩個方面，一是LED功率芯片的內(nèi)部傳熱，另一個是LED功率芯片的外部散熱。相變冷卻技術(shù)是正在發(fā)展中的高效LED散熱技術(shù)，目前北京工業(yè)大學(xué)相關(guān)團隊在相變傳熱及功能性高效傳熱器件的研究方面處于世界最前列，他們首次提出了真正意義上的平板微熱管陣列概念。
微熱管陣列因為同時具有高效吸熱、傳輸及高效放熱特性，且可柔性變形與翅片結(jié)合，因此基本解決了各種LED的散熱難題。其特點如下：微熱管陣列的蒸發(fā)換熱部的最大換熱能力可達到200W/平方厘米;熱傳導(dǎo)率是實心鋁材的5000倍以上;平板內(nèi)的每根微熱管獨立工作，且承壓能力是傳統(tǒng)圓形熱管的10倍以上，很難發(fā)生機械性破壞;每米溫差小于1攝氏度，幾乎可以被認(rèn)為是一個等溫體;微熱管陣列的放熱面積大，可實現(xiàn)鋁翅片、基板及熱管的溫度基本一致，幾乎完全消除了“翅片效應(yīng)”。
智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)二次節(jié)能
LED智能照明控制系統(tǒng)是利用計算機、網(wǎng)絡(luò)通信、自動控制、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，根據(jù)環(huán)境變化、客觀要求、用戶預(yù)定需求等條件自動采集各種信息并對信息進行分析判斷，最終實現(xiàn)最佳的實際LED照明控制效果的系統(tǒng)。它不僅能提高LED燈具的工作效率，充分發(fā)揮LED的自身特點，更能在節(jié)約能源并延長光源壽命的同時，便于管理維護。
LED智能照明控制系統(tǒng)由硬件、軟件和中間的傳輸系統(tǒng)三個部分組成。硬件即為LED智能終端，我們可以實時獲取燈具的狀態(tài)信息和環(huán)境信息，同時還結(jié)合了紅外、微波、光感等功能。中間的傳輸系統(tǒng)即為通信控制系統(tǒng)，包括了傳輸方式、傳輸協(xié)議、控制模式等。軟件也就是綜合管理系統(tǒng)，通過它來實現(xiàn)智能照明的統(tǒng)一控制、管理，同時實現(xiàn)對燈具的單點及分組控制，對燈具運行情況進行查詢、統(tǒng)計等。
以一個會場照明的燈具系統(tǒng)為例，從我們的角度來說，沒有必要要求每一盞燈的亮度都是一樣的，我們的最終追求應(yīng)該是照明整體的效果，包括光照射的對比度等等。具體來看，靠近窗戶的地方因為有自然光，燈可以稍微暗一點，而離窗戶遠一些的燈則需要亮一點。諸如此類的在LED節(jié)能的基礎(chǔ)上進行二次節(jié)能的照明需求，通過基于物聯(lián)網(wǎng)的照明控制系統(tǒng)就可以實現(xiàn)。同時，智能照明控制系統(tǒng)還可以進行更多更好的控制，比方說我們不僅可以通過手機控制房間所有燈具的開關(guān)，還可以調(diào)節(jié)它們的亮度和色溫，甚至在燈具發(fā)生故障時還會自動向我們發(fā)送報告等等。
抓住機遇贏得渠道話語權(quán)
對LED顯示屏行業(yè)來說，現(xiàn)在就像是一年四季中的夏天。國內(nèi)市場就像夏末，該曬死的已經(jīng)曬死了，格局基本已定。國際市場仍是初夏，剛開始熱起來，進入激烈競爭狀態(tài)。我們預(yù)計，顯示屏行業(yè)未來的發(fā)展會像其他傳統(tǒng)家電行業(yè)一樣，制造廠商僅僅能有5到8家生存下來。從市場趨勢來看，LED顯示屏的剛性需求越來越明顯，以渠道見長的公司將面臨更大的市場機遇。
再來看看LED照明行業(yè)。節(jié)能燈從出現(xiàn)到推廣用了整整20年，LED照明產(chǎn)品卻只用了不到兩年時間便鋪天蓋地。面對LED產(chǎn)品市場價格高低不一、品質(zhì)參差不齊的混亂狀況，作為廠家，市場探索和導(dǎo)入期的用戶教育讓人頭痛。首先是產(chǎn)品之痛，目前產(chǎn)品良莠不齊，總體質(zhì)量不是太好，市場接受度不高，大部分產(chǎn)品沒有品牌。其次是價格之痛，有品牌的價格貴，價格低的沒有售后服務(wù)�，F(xiàn)在經(jīng)銷商面臨的問題是，一旦進貨馬上發(fā)現(xiàn)價格下跌，但是如果不進貨，又沒有產(chǎn)品可賣。再次是交貨之痛，工廠是按照訂單生產(chǎn)的，有訂單又經(jīng)常交不上貨。最后是品牌之痛，市場缺乏強勢品牌，面臨著被一些不懂LED、沒有品質(zhì)觀念的企業(yè)“做亂”、“做壞”的危險。
為此，我們更應(yīng)看清LED照明行業(yè)的三大機遇：一是行業(yè)將呈現(xiàn)井噴式和革命式的快速發(fā)展，二是行業(yè)技術(shù)變革必然帶來新品牌的崛起，三是所有品牌都將回歸到產(chǎn)品競爭的原點。因此，廣大企業(yè)應(yīng)借助行業(yè)變革機遇，狠抓品牌建設(shè)，用富有競爭力的LED新產(chǎn)品打出寬廣的銷售通路，贏得照明銷售渠道的話語權(quán)。
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