照明产业变革不断 LED发展仍需加力

　　技术创新推动应用需求

　　在传统LED显示屏领域，各种室内外LED显示屏关键技术基本成熟，产品整机在可靠性和工艺水平方面不断改进和完善，形成了标准化系列产品。行业整体技术创新方向主要集中在大屏幕控制、高密度显示新产品开发、特殊项目异形工程化设计、LED显示应用拓展产品以及产品可靠性、节能等方面。同时，全彩色室内外显示屏得到广泛应用，室外高清晰度全彩表贴技术与产品日趋成熟。

　　随着技术的不断创新，LED上游产业发展对显示应用产业的发展促进作用明显，应用于重大工程、满足特殊需求的综合技术工程能力增强。室内高密度、小间距LED显示屏挑战DLP背投、LCD等，从P2.5到P1.8再到P1.5，广泛应用于广电、道路交通指挥、公安监控、电力系统、军事、水利、城市管理等各个行业。2012年6月欧洲杯上，中国LED显示企业再次展示了中国LED显示产品的风采，又一次让“中国制造”站在了世界舞台的中心。2012年春晚，由LED显示屏组成的360度梦幻舞台，呈现了一场视觉盛宴。

　　因此，整个产业对材料器件的需求也有了新的变化。在芯片器件方面，对表贴器件的需求不断提升，且要求波长离散小、色彩一致性强;抗静电能力强，可靠性高;性价比高，便于成本控制。在驱动元件方面，对刷新频率和智能控制有了更高的要求。在电源系统方面，则要求节能、可靠，能实现冗余备份。

　　高压芯片推广亟须产业链配合

　　HV芯片的优点主要表现在以下几个方面：减少了芯片固晶、打线的数量，降低失效概率，降低封装成本;单颗芯片内形成多颗微晶集成，避免了芯片间BIN内波长、电压、亮度跨度带来的一致性问题;芯片由于自身的工作高电压，容易实现封装成品工作电压接近市电，提高了驱动电源的转换效率;工作电流低，降低了成品应用中的线路损耗;小电流驱动，光效高，减轻了散热压力;无需变压器，避免了变压器上的能量损耗，降低了成本，节约了驱动空间，方便灯具设计。

　　GaN基LED在照明领域取得了前所未有的进步，其光效和价格是LED能否得到快速推广的关键因素。蓝宝石衬底的正装结构LED以工艺简单、成本相对较低一直是GaN基LED的主流结构。我国台湾晶元光电最早推出HV LED，发光效率可达到160lm/W以上。中国大陆的迪源光电在大陆率先实现了HV芯片的量产，所开发的HV芯片封装后，光效超过110lm/W。但是，目前HV芯片还没有大面积普及，封装企业对HV芯片的需求较少，而HV芯片配光应用的整体方案才能突显HV芯片的优势。因此，HV芯片的制作与生产只是其中一个方面，更重要的是与设计、封装、应用等环节相结合，做好与应用端客户的对接和匹配工作，才能使HV芯片得以广泛推广。

　　传统正装结构芯片仍是当前的主流结构，未来的主流结构还不明朗。而HV LED使LED照明灯具设计进一步简便和轻薄化，符合灯具发展的方向，有望成为未来LED芯片市场的重要组成部分。

　　新型封装有讲究

　　硅衬底垂直芯片采用银作为P电极，相比蓝宝石芯片采用ITO做P电极，导电性能提高10倍以上，因此具有良好的电流扩散特性，具备低电压、高光效的特点，可以在大电流下工作。硅的导热系数是蓝宝石的5倍，良好的散热性使硅衬底LED具有高性能和长寿命。同时，硅具备理想的热延展性，高温下仍可保持优良的可靠性。另外，硅衬底可以实现无损剥离，消除了基板和氮化镓材料层的应力。其N面朝上，单面出光，无侧光，发光形貌为朗伯分布，容易匹配二次光学，更适合指向性照明。

　　基于此，硅衬底垂直芯片在封装时，一般采用陶瓷基板作为热导和电性载体，可以获得优越的热电效应。底部镀金适合银浆固晶工艺，底部金锡合金适合共晶工艺。P电极与基板贴切接触，热阻小，可耐大电流使用。焊线少且短，性能稳定。Molding光学Lens可以选择30度到140度之间，指向性发光特点更突出。

　　倒装芯片正面无Finger线，发光面积大，亮度更高。采用银反射镜电极，导电率大于ITO，电流分布更均匀，可以在大电流下工作。芯片和基板用金属AuSn合金联接，导热更好。无金线焊接工艺，具有更高的可靠性。

　　在倒装芯片封装时，也是选取陶瓷基板作为热导和电性载体，可以获得优越的热电效应，当然也可以用金属铜作为基板。芯片底部多为纯锡或者金锡合金，适合共晶。P-N电极距离近，容易短路，工艺要求高。同时P-N电极与基板无缝连接，热阻小，可耐大电流使用。无焊线，性能更稳定。可选用Molding光学Lens，也可以选择SMD和COB封装。

　　微热管阵列解决散热难题

　　相对传统光源，LED具有长寿命、响应快、潜在高光效、体积小以及窄光谱等优点，但也正是由于其体积小、高光效的特点，使得LED仍存在应用的障碍——散热问题。以目前的半导体制造技术，大功率LED只能将约15%的输入功率转化为光能，而其余85%转化成了热能。而散热不良将导致芯片加速老化，严重减少LED的寿命。所以，LED芯片散热问题成了当前LED技术在照明工程中应用的障碍。

　　目前，LED散热技术主要包括两个方面，一是LED功率芯片的内部传热，另一个是LED功率芯片的外部散热。相变冷却技术是正在发展中的高效LED散热技术，目前北京工业大学相关团队在相变传热及功能性高效传热器件的研究方面处于世界最前列，他们首次提出了真正意义上的平板微热管阵列概念。

　　微热管阵列因为同时具有高效吸热、传输及高效放热特性，且可柔性变形与翅片结合，因此基本解决了各种LED的散热难题。其特点如下：微热管阵列的蒸发换热部的最大换热能力可达到200W/平方厘米;热传导率是实心铝材的5000倍以上;平板内的每根微热管独立工作，且承压能力是传统圆形热管的10倍以上，很难发生机械性破坏;每米温差小于1摄氏度，几乎可以被认为是一个等温体;微热管阵列的放热面积大，可实现铝翅片、基板及热管的温度基本一致，几乎完全消除了“翅片效应”。

　　智能控制系统实现二次节能

　　LED智能照明控制系统是利用计算机、网络通信、自动控制、物联网等技术，根据环境变化、客观要求、用户预定需求等条件自动采集各种信息并对信息进行分析判断，最终实现最佳的实际LED照明控制效果的系统。它不仅能提高LED灯具的工作效率，充分发挥LED的自身特点，更能在节约能源并延长光源寿命的同时，便于管理维护。

　　LED智能照明控制系统由硬件、软件和中间的传输系统三个部分组成。硬件即为LED智能终端，我们可以实时获取灯具的状态信息和环境信息，同时还结合了红外、微波、光感等功能。中间的传输系统即为通信控制系统，包括了传输方式、传输协议、控制模式等。软件也就是综合管理系统，通过它来实现智能照明的统一控制、管理，同时实现对灯具的单点及分组控制，对灯具运行情况进行查询、统计等。

　　以一个会场照明的灯具系统为例，从我们的角度来说，没有必要要求每一盏灯的亮度都是一样的，我们的最终追求应该是照明整体的效果，包括光照射的对比度等等。具体来看，靠近窗户的地方因为有自然光，灯可以稍微暗一点，而离窗户远一些的灯则需要亮一点。诸如此类的在LED节能的基础上进行二次节能的照明需求，通过基于物联网的照明控制系统就可以实现。同时，智能照明控制系统还可以进行更多更好的控制，比方说我们不仅可以通过手机控制房间所有灯具的开关，还可以调节它们的亮度和色温，甚至在灯具发生故障时还会自动向我们发送报告等等。

　　抓住机遇赢得渠道话语权

　　对LED显示屏行业来说，现在就像是一年四季中的夏天。国内市场就像夏末，该晒死的已经晒死了，格局基本已定。国际市场仍是初夏，刚开始热起来，进入激烈竞争状态。我们预计，显示屏行业未来的发展会像其他传统家电行业一样，制造厂商仅仅能有5到8家生存下来。从市场趋势来看，LED显示屏的刚性需求越来越明显，以渠道见长的公司将面临更大的市场机遇。

　　再来看看LED照明行业。节能灯从出现到推广用了整整20年，LED照明产品却只用了不到两年时间便铺天盖地。面对LED产品市场价格高低不一、品质参差不齐的混乱状况，作为厂家，市场探索和导入期的用户教育让人头痛。首先是产品之痛，目前产品良莠不齐，总体质量不是太好，市场接受度不高，大部分产品没有品牌。其次是价格之痛，有品牌的价格贵，价格低的没有售后服务。现在经销商面临的问题是，一旦进货马上发现价格下跌，但是如果不进货，又没有产品可卖。再次是交货之痛，工厂是按照订单生产的，有订单又经常交不上货。最后是品牌之痛，市场缺乏强势品牌，面临着被一些不懂LED、没有品质观念的企业“做乱”、“做坏”的危险。

　　为此，我们更应看清LED照明行业的三大机遇：一是行业将呈现井喷式和革命式的快速发展，二是行业技术变革必然带来新品牌的崛起，三是所有品牌都将回归到产品竞争的原点。因此，广大企业应借助行业变革机遇，狠抓品牌建设，用富有竞争力的LED新产品打出宽广的销售通路，赢得照明销售渠道的话语权。