淺談LED芯片未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

　　未來(lái)LED芯片的發(fā)展方向，一定是密切的結(jié)合封裝的技術(shù)來(lái)發(fā)展。在封裝的技術(shù)越來(lái)越成熟的基礎(chǔ)之上，LED芯片的尺寸將會(huì)越做越小，LED芯片亮度越來(lái)越亮，驅(qū)動(dòng)電流越來(lái)越大。

　　2001年，臺(tái)灣LED小功率芯片14*14mil的最高光通量為0.5LM。到2012年，臺(tái)灣LED小功率芯片10*23mil最高光通量已達(dá)到為10LM。

　　2001年，臺(tái)灣LED大功率芯片45*45mil的最高光通量為10LM。到2012年，臺(tái)灣LED大功率芯片45*45mil最高光通量已達(dá)到140LM。

　　未來(lái)，LED芯片的光通量增長(zhǎng)可能會(huì)越來(lái)越慢了，而LED芯片的發(fā)展方向也成為行業(yè)內(nèi)極為關(guān)注的一大問(wèn)題。我認(rèn)為，未來(lái)LED芯片將朝著光效越來(lái)越高，尺寸越來(lái)越小，驅(qū)動(dòng)電源越來(lái)越大這三個(gè)方向發(fā)展。

　　在探討這個(gè)話題之前，我們先來(lái)看看LED芯片尺寸大小、電流、電壓、功率與熱量、溫度之間的關(guān)系。

　?、偈紫?，我們要理解一條公式：功率=電流*電壓。

　?、谄浯危覀円斫庖粋€(gè)定律：能量守恒定律——各種能量形式互相轉(zhuǎn)換是有方向和條件限制的，能量互相轉(zhuǎn)換時(shí)其量值不變，即能量是不能被創(chuàng)造或消滅的。

　?、墼僬?，我們還要理解通過(guò)LED芯片的電能能量轉(zhuǎn)化的形態(tài)分為兩種：熱能與光能。

　?、苡缮厦娴墓健⒍杉稗D(zhuǎn)化形態(tài)得出以下小結(jié)：LED芯片尺寸無(wú)論大小，只要其功率(電能)一樣，光通量(光能)一樣，那么，LED芯片把電能能量轉(zhuǎn)化為熱能的熱量也就一樣。

　?、萦傻冖茳c(diǎn)出發(fā)，假設(shè)LED芯片把電能轉(zhuǎn)化為光能與熱能的過(guò)程中，其熱能完全不能導(dǎo)出，那么，可得到如下結(jié)論：LED芯片尺寸的大小與LED芯片溫度的關(guān)系就成反比。再簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是大尺寸的芯片及小尺寸的芯片分?jǐn)偼瑯右粋€(gè)熱能，小尺寸的芯片溫度相對(duì)來(lái)說(shuō)要比大尺寸的芯片溫度要高。

　?、迯南嗤娏黩?qū)動(dòng)不同尺寸芯片來(lái)分析：

　　11*24mil=264mil2，可適用20mA電流驅(qū)動(dòng)，264mil2/20mA=13.2mil2/mA；

　　6*6mil=36mil2，也可適用20mA電流驅(qū)動(dòng)；36mil2/20mA=1.8mil2/mA；

　　從上面可得出結(jié)論：芯片尺寸的大小到底適合多大電流的驅(qū)動(dòng)，是沒(méi)有固定公式的。

　　我們知道，11*24mil一般是藍(lán)白光芯片，襯底為Al2O3(三氧化二鋁也叫藍(lán)寶石，透明體)，也沒(méi)有電極，兩個(gè)電極都制作在芯片的同一面——表面。這種結(jié)構(gòu)稱為表面芯片結(jié)構(gòu)。

　　6*6mil一般是紅光芯片，襯底一般為GaAs(砷化鎵，吸光，黑灰色固體)，能導(dǎo)電，襯底一般為負(fù)極，表面制作一個(gè)正極，這種結(jié)構(gòu)稱為垂直芯片結(jié)構(gòu)。

　　由上面兩類不同的芯片結(jié)構(gòu)可分析出：只要能盡快有效地把LED芯片的熱能導(dǎo)出來(lái)，驅(qū)動(dòng)電流的大小對(duì)尺寸大小不一的LED芯片的影響是沒(méi)有關(guān)系的。

　?、哂梢陨狭c(diǎn)可推論出：熱阻相同、熱能導(dǎo)管大小相同的大小尺寸不一的LED芯片，如熱量相當(dāng)，那么，尺寸大的LED芯片溫度相對(duì)要低，尺寸小的LED芯片溫度相對(duì)要高。

　　⑧進(jìn)而可推論出：熱量相當(dāng)?shù)某叽绱笮∠嗤腖ED芯片，如熱阻相同，熱能導(dǎo)管越大，該LED芯片的溫度相對(duì)要低，反之要高。

　　目前，市場(chǎng)上的小功率插件白光可達(dá)到15000小時(shí)零光衰，差的大功率LED芯片1000小時(shí)光衰在30%以上。結(jié)合剛才第⑧點(diǎn)里的推論，我們可以設(shè)想： 芯片尺寸不管大小，驅(qū)動(dòng)電流不管大小，只要能迅速的把LED芯片的熱量快速的傳導(dǎo)出來(lái)，降低LED芯片工作時(shí)的溫度，LED芯片的壽命就一定有保證；而不 管芯片尺寸多大，也不管驅(qū)動(dòng)電流多低，只要LED芯片工作時(shí)的溫度超過(guò)一定的數(shù)值時(shí)，LED芯片的壽命就一定出問(wèn)題。

　　現(xiàn)在，LED照明普及化的瓶頸在于價(jià)格上面，如果LED芯片尺寸大小與LED的光通量成正比，那么，LED芯片尺寸越大，成本越高，反之越低。如 果兩個(gè)相同尺寸的LED芯片封裝成LED燈珠后，使用相同的電流驅(qū)動(dòng)，其光通量是相同的情況之下，那么，哪個(gè)燈珠能承受的驅(qū)動(dòng)電流越大，其價(jià)值越大，并 且，相對(duì)表明更能承受大電流驅(qū)動(dòng)的那顆LED燈珠的封裝技術(shù)更優(yōu)越、更先進(jìn)！

　　根據(jù)以上，未來(lái)LED芯片的發(fā)展方向，一定是密切的結(jié)合封裝的技術(shù)來(lái)發(fā)展。在封裝的技術(shù)越來(lái)越成熟的基礎(chǔ)之上，LED芯片的尺寸將會(huì)越做越小，LED芯片亮度越來(lái)越亮，驅(qū)動(dòng)電流越來(lái)越大。

　　而在LED封裝形式上，也將呈現(xiàn)出以下的發(fā)展趨勢(shì)：

　?、?、直插封裝形式永不消沉：貼片燈珠及大功率燈珠的角度都是廣角度的，而唯有直插燈珠的發(fā)光角度是全范圍的，有廣角度，有窄角度。更重要一點(diǎn)，直插封裝膠是環(huán)氧樹(shù)脂物料，能防潮防水，因此，在特別的場(chǎng)合，比較適合用直插燈珠。如冰箱內(nèi)、廚房?jī)?nèi)、沐浴室等地。

　?、啤?貼片封裝形式廣為流行，但取向于性價(jià)比：貼片封裝形式如果發(fā)光面是平面的，那么，可以適合SMT貼片機(jī)表貼裝配，可以提速，能適應(yīng)未來(lái)大量制造輸出的需 要。但現(xiàn)在的貼片LED種類太多，太雜，各有各的優(yōu)勢(shì)，最終，以性價(jià)比來(lái)決定最后的選擇。不過(guò)，以燈具的表現(xiàn)形式來(lái)取向的話，并非所有的燈具都適合用性價(jià) 比燈珠來(lái)裝配，因此，不同的燈具表現(xiàn)形式需求不同的貼片封裝體。

　?、?、貼片體大功率會(huì)越來(lái)越流行：朗波爾體大功率有其致命的缺點(diǎn)，未來(lái)，貼片體大功率會(huì)廣為流行。貼片體大功率如5050大功率、5060大功率、6060大功率、7070大功率等等。

　　⑷、COB集成封裝模組將會(huì)廣泛應(yīng)用于要求光通量比較高的燈具方面：如投光燈、路燈、工曠礦燈等。室內(nèi)照明用COB的暫時(shí)不成熟，同時(shí)也會(huì)有大材小用之嫌，并且，與1W以下的器件相比，其節(jié)能方面更沒(méi)優(yōu)勢(shì)。