如何讓LED光源在照明領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用

　　目前LED各種產(chǎn)品還沒有大規(guī)模生產(chǎn)推廣應(yīng)用，主要問題是價格過高，LED產(chǎn)品不能長期靠補(bǔ)貼來發(fā)展，要不斷努力降低成本。全球相關(guān)部門單位都在關(guān)注降低LED產(chǎn)品成本，比如美國SSL計劃2015年LED光源（燈具）成本要達(dá)2美元/klm。我國也提出2015年LED光源（燈具）成本要在15元/klm之內(nèi)。臺灣地區(qū)也提出在2014年之前可實現(xiàn)2美元/klm目標(biāo)。要降低成本，除了大批量生產(chǎn)外，主要從技術(shù)上采取措施降低成本的方法、途徑。

　　降低成本要從LED產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)上著手，共同努力，首先分析LED產(chǎn)品的成本結(jié)構(gòu)大約是4:4：2，即光源占40%、驅(qū)動和散熱占40%、其他占20%，主要環(huán)節(jié)是外延芯片、封裝、驅(qū)動、散熱等方面成本有較大的下降空間，要從技術(shù)上采取有效措施，從根本上解決LED產(chǎn)品的成本問題。

　　1. 外延芯片環(huán)節(jié)降低成本的方法探討

　　目前LED產(chǎn)品的芯片占成本的40%左右，降低芯片的成本是最重要的任務(wù)。

　　世界主要外延生產(chǎn)廠家Veeco提出，對現(xiàn)有MOCVD的設(shè)備、工藝、架構(gòu)改進(jìn)，提高量產(chǎn)效率，至2014年外延片價格達(dá)0.2美元/cm2。（2009年1美元/cm2）

　　采用4″及6″的MOCVD設(shè)備以及配套的芯片制造設(shè)備，使外延、芯片產(chǎn)能的效率大幅度提高，從而降低外延芯片的成本。

　　目前全世界很多有實力的公司正在研發(fā)在8″硅片上直接生長GaN，并取得可喜成果。最近歐司朗發(fā)布在6″硅片上生長GaN芯片，面積1mm2，在350mA下，色溫4500K時，光效可達(dá)127lm/W，需2年后投放市場。估計采取該方法生產(chǎn)可降低芯片成本50%。

　　開發(fā)同質(zhì)廣義外延，采用HVPE液相外延生長GaN襯底。在此生長GaNLED產(chǎn)品，既能提高LED性能，又能大幅度降低外延芯片成本，采用該方法生產(chǎn)，可大幅度縮短外延生長時間，同時可以大量節(jié)省MO源，據(jù)估算可降低芯片成本50%。

　　LED器件采用大電流密度下工作，如面積為1mm2芯片，一般工作電流是350mA，國外幾家大公司均已開發(fā)可提供工作電流在1～2A下工作的功率LED器件，這樣用一只芯片可獲光通量達(dá)400～500lm，當(dāng)然會損失部分光效，他們已經(jīng)較好地解決了Droop現(xiàn)象，在獲得同樣光通量下，可較大降低芯片成本。

　　2. 封裝環(huán)節(jié)降低成本的方法探討

　　半導(dǎo)體照明所用的光源將采用COB及模塊封裝形式，這樣將極大地降低LED光源封裝成本。

　　LED光源采用COB封裝形式，目前主要是采用中功率多芯片、矩陣式集成封裝，號稱第三代COB封裝形式，且有很多不同的結(jié)構(gòu)類型，如MCOB、COFB、MCOMB等，并可降低封裝成本30%，目前國內(nèi)已開發(fā)一種球泡燈，采用9只中功率芯片集成COB封裝，體積小、不帶散熱片，功率為7W，光通量可達(dá)500～700lm，其成本只有16元。

　　模塊化標(biāo)準(zhǔn)封裝LED產(chǎn)品，這將是半導(dǎo)體照明光源的發(fā)展方向。它是將芯片、驅(qū)動、控制部分、散熱、零件等封裝在一起形成模塊，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，可用于不同照明燈具產(chǎn)品，可極大地降低封裝成本，據(jù)測算可降低封裝成本50%，各主要廠商均積極投入研發(fā)之中。Zhaga聯(lián)盟已著手制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，主要是光引擎界面接口標(biāo)準(zhǔn)，它將涵蓋物理尺寸以及光引擎的光學(xué)、電氣和熱特性等，最終實現(xiàn)聯(lián)盟內(nèi)不同制造商之間的產(chǎn)品兼容性、互換性。

　　3. 燈具環(huán)節(jié)降低成本的方法

　　在保障二次光學(xué)設(shè)計出光效率和散熱性能的前提下，采用新材料、新的照明方式等，設(shè)計制作輕便、美觀、價廉的新燈具，從而降低燈具成本。此外，目前國產(chǎn)電源的性能和可靠性有較大提高。在此基礎(chǔ)上采取有效的技術(shù)措施，可較大幅度降低電源成本，從目前2.5～3元/W降至1.5～2元/W。

　　4. 其他配套成本的降低

　　MOCVD外延爐和芯片制造設(shè)備，如能國產(chǎn)化，會較大幅度降低芯片制造成本。LED產(chǎn)品的檢測設(shè)備，特別是光學(xué)檢測設(shè)備，還有降低成本的空間。此外關(guān)鍵原材料國產(chǎn)化也有利于降低成本，其中，Al2O3藍(lán)寶石襯底國產(chǎn)化，已降價不少。外延用的MO有機(jī)源，現(xiàn)有部分國產(chǎn)化，也有降價的余地。封裝用的熒光粉等國產(chǎn)化，均有較大降價的余地。

　　總體而言，除了通過上述所說的采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)、新材料等措施來實現(xiàn)半導(dǎo)體照明的高光效、高顯色性、高可靠性和低成本之外，從深層次上來看，應(yīng)該著重將提高能效和光色質(zhì)量作為LED照明的更高要求，即LED白光的光譜分布類似太陽光的光譜分布，要充分考慮視覺舒適度、人性化的照明等，并進(jìn)行智能化調(diào)光控制，減少電能損耗，提高節(jié)能效果，使半導(dǎo)體照明真正為人們提供節(jié)能、環(huán)保、健康、舒適的照明環(huán)境。