LED照明燈具的成本問題

LED光源是否能全面進(jìn)入照明領(lǐng)域，其光源的成本是最關(guān)鍵的，從目前看，不同LED產(chǎn)品，比傳統(tǒng)產(chǎn)品的成本差價(jià)還有5~10倍，而且由于主要技術(shù)指標(biāo)還要進(jìn)一步提高，不斷提出采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)、新工藝，這無疑給LED成本帶來新的壓力。根據(jù)美國(guó)SSL計(jì)劃提出的要求，2015年達(dá)到集成價(jià)格2美元/klm。從目前的成本價(jià)位，要求成本每年平均下降20%，基本上可以達(dá)到上述指標(biāo)，這是非常艱巨的任務(wù)，下面從二個(gè)層面提出幾點(diǎn)降低成本的方法，供大家討論。

　　1.規(guī)模化生產(chǎn)及提高成品率

　　采用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，可大幅度提高生產(chǎn)效率、節(jié)省費(fèi)用、降低成本。另外，采用工藝措施和質(zhì)保體系的管理辦法來提高成品率，同樣是降低成本的好辦法。

　　2.技術(shù)創(chuàng)新降低成本

　　要降低成本重點(diǎn)要從技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新，采用新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料、新工藝，既可提高LED性能指標(biāo)，又可有效地大幅度降低成本，這是努力的方向，以下介紹幾個(gè)辦法。

　?。?）外延芯片降低成本辦法

　　從現(xiàn)階段來看，LED芯片的成本占LED光源的比例是較高的，要重點(diǎn)從外延芯片上下功夫降低成本，介紹四個(gè)具體辦法。

　　其一，增大外延片面積：外延生長(zhǎng)的園片面積，從目前采用2寸及部分4寸已瞄準(zhǔn)目標(biāo)向6寸進(jìn)軍，雖然外延芯片面積增大，在技術(shù)上要克服片子的均勻性、龜裂、變形等出現(xiàn)的新問題，但降低成本非常顯著。另外，生產(chǎn)MOCVD的廠家目前還正在研發(fā)8寸圓片的設(shè)備。

　　其二，改進(jìn)外延生長(zhǎng)：Veeco亞洲總裁王克揚(yáng)介紹從MOCVD的良品、工藝、架構(gòu)著手，具體對(duì)平均無故障間隔時(shí)間（MTBF），平均清潔間隔時(shí)間（MTBC）、平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）這三種時(shí)間進(jìn)行改進(jìn)，以及設(shè)備間匹配性和線上工藝控制，可提高產(chǎn)量，使外延片的成本從2009年的1美元/cm2降至2014年的0.2美元/cm2。

　　其三，增加電流密度：國(guó)外幾個(gè)主要公司均在研發(fā)增加LED正向電流的電流密度，來提高單顆功率LED發(fā)光的光通量，以達(dá)到同樣照度時(shí)而減少LED的數(shù)量，當(dāng)然會(huì)犧牲部分光效，如果從目前正向電流350mA增到2A時(shí)，光通量可增加4~5倍，成本將大幅度下降。當(dāng)然還要解決結(jié)溫耐熱性、封裝材料耐熱性及散熱等新問題。

　　其四，降低開啟電壓VF：目前GaN開啟電壓VF的典型值為3.3V，國(guó)外正在研發(fā)降低VF值，如果達(dá)2.8V之內(nèi)，當(dāng)輸入功率降低時(shí)可獲得同樣的光通量（光效），即能效提高，節(jié)約成本。

　?。?）LED封裝

　　改進(jìn)LED封裝工藝，采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝，提高LED封裝成品率，降低LED封裝成本，是封裝企業(yè)始終努力的目標(biāo)?，F(xiàn)另介紹一些降低封裝成本的辦法。

　　其一，封裝材料與芯片分開，制作封裝材料透鏡、熒光粉薄膜等，與芯片隔開進(jìn)行封裝，此方法工藝簡(jiǎn)單、散熱較好，產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性、均勻性較好，可提高封裝器件的可靠性，而且封裝的成本也較低，是器件封裝的主要方向之一。

　　其二，采用COB 封裝形式，即LED多芯片集成封裝。有報(bào)道稱，采用COB封裝，可降低封裝成本30%，但要解決好封裝的出光效率和散熱問題。

　?。?）LED燈具

　　LED燈具包含散熱體的成本占LED照明產(chǎn)品的比例也是較高的，為降低燈具成本，可以從二方面考慮。

　　其一，燈具含散熱體的設(shè)計(jì)合理，減少材料浪費(fèi)。選用合適的材料，既有較好的機(jī)械性能和散熱性能，又要合理的性價(jià)比。

　　其二，模塊化燈具，即將LED芯片、驅(qū)動(dòng)電源和散熱體等封裝在一起成模塊單元，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。根據(jù)不同燈具要求，可采用模塊單元組合裝配。這種模塊化裝配方式可極大地降低制造成本。但要解決好能效和散熱的新問題。

　　要使LED光源全面進(jìn)入照明領(lǐng)域，目前急需解決的是LED照明燈具系統(tǒng)可靠性和降低成本的二大問題。通過上述分析，從LED燈具各組成的環(huán)節(jié)部分，即外延芯片、器件封裝、驅(qū)動(dòng)電源、散熱、燈具等來看，必須分別進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)、試驗(yàn)，各自達(dá)到可靠性指標(biāo)，才能保障系統(tǒng)可靠性，使LED燈具壽命達(dá)3.5萬小時(shí)。在降低成本方面，認(rèn)真做好提高成品率、規(guī)?；a(chǎn)的同時(shí)，重點(diǎn)在技術(shù)創(chuàng)新，特別在外延芯片、器件封裝、燈具設(shè)計(jì)上要不斷改進(jìn)創(chuàng)新，使LED燈具成本能大幅度降低，并于2015年之前，實(shí)現(xiàn)LED照明燈具銷售價(jià)在15元/klm之內(nèi)。