照明就是為人類用眼睛感知世界和辨識物體提供光線,。太陽是天然廉價的最佳照明光源,，在太陽光照射不到的地方，人類需要借助人工光源進(jìn)行照明,。人類對照明光源的使用,，經(jīng)歷了從蠟燭、油燈,、煤氣燈等簡單光源,，到愛迪生發(fā)明的白熾燈，再到熒光燈,、鹵素?zé)?、高壓鈉燈、金屬鹵素化燈,、三基色熒光燈等電光源,。各種電光源的出現(xiàn)，在給世界帶來了越來越多光明的同時,，也帶來了越來越多的節(jié)能環(huán)保方面的問題,。20世紀(jì)90年代后期，白光LED的出現(xiàn),，使節(jié)能環(huán)保的固態(tài)照明成為可能,。
LED具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保,、使用壽命長,、響應(yīng)速度快、安全可靠和使用靈活等顯著特點(diǎn),，已被公眾廣泛認(rèn)可為繼煤油燈,、白熾燈、氣體放電燈之后的第四代革命性照明光源,。
從1962年第一只LED問世至今的四十多年的時間里,，LED的封裝形態(tài)發(fā)生了多次的演變。從60年代的玻殼封裝,，到70年代的環(huán)氧樹脂封裝,，到90年代中后期的四腳食人魚封裝,、貼片式SMD封裝、大功率封裝,、芯片集成式COB封裝等,。隨著大功率LED在半導(dǎo)體照明應(yīng)用的不斷深入，其封裝形態(tài)在短短的幾年里已發(fā)生了多次的變化,。
表1 各種照明光源的主要性能指標(biāo)的比較
照明就是為人類用眼睛感知世界和辨識物體提供光線,。太陽是天然廉價的最佳照明光源，在太陽光照射不到的地方,，人類需要借助人工光源進(jìn)行照明,。人類對照明光源的使用，經(jīng)歷了從蠟燭,、油燈,、煤氣燈等簡單光源，到愛迪生發(fā)明的白熾燈,，再到熒光燈,、鹵素?zé)簟⒏邏衡c燈,、金屬鹵素化燈,、三基色熒光燈等電光源。各種電光源的出現(xiàn),，在給世界帶來了越來越多光明的同時,，也帶來了越來越多的節(jié)能環(huán)保方面的問題。20世紀(jì)90年代后期,，白光LED的出現(xiàn),，使節(jié)能環(huán)保的固態(tài)照明成為可能。
LED具有高效節(jié)能,、綠色環(huán)保,、使用壽命長、響應(yīng)速度快,、安全可靠和使用靈活等顯著特點(diǎn),，已被公眾廣泛認(rèn)可為繼煤油燈、白熾燈,、氣體放電燈之后的第四代革命性照明光源,。
從1962年第一只LED問世至今的四十多年的時間里，LED的封裝形態(tài)發(fā)生了多次的演變,。從60年代的玻殼封裝,，到70年代的環(huán)氧樹脂封裝，到90年代中后期的四腳食人魚封裝,、貼片式SMD封裝,、大功率封裝,、芯片集成式COB封裝等。隨著大功率LED在半導(dǎo)體照明應(yīng)用的不斷深入,，其封裝形態(tài)在短短的幾年里已發(fā)生了多次的變化,。
表1 各種照明光源的主要性能指標(biāo)的比較
一、發(fā)展新型LED光源封裝形式,，保證性能的前提下降低封裝,、應(yīng)用成本
LED封裝形態(tài)的每一次變化，都是因其應(yīng)用領(lǐng)域需求的不同而做出的,。走向未來照明的LED光源將會是什么樣子的,？現(xiàn)有的LED封裝能否走向照明？要回答這個問題,，得弄清楚半導(dǎo)體照明對LED光源的需求。
從現(xiàn)階段的性能指標(biāo)來看,，LED已經(jīng)初步具備了進(jìn)入照明領(lǐng)域的能力,。盡管目前的性能優(yōu)勢并不明顯，但隨著外延,、芯片技術(shù)的快速突破和封裝技術(shù)的不斷進(jìn)步,，LED作為照明光源的性能將遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)光源的性能，這一前景是可以期待的,。
LED光源要進(jìn)入照明領(lǐng)域,，性能的優(yōu)劣只是前提，成本的高低才是真正的決定因素,。在半導(dǎo)體照明發(fā)展的初期,，著力于追求性能是必須的；在半導(dǎo)體照明發(fā)展到一定階段,，我們應(yīng)將注意力轉(zhuǎn)移到如何在保證性能的前提下大幅度降低成本,。因?yàn)槲覀円龅牟恢皇切≠Y們欣賞的藝術(shù)品，而是普通大眾都能接受的大宗商品,。成品的高低決定著LED作為光源對照明領(lǐng)域滲透率的高低,。
商品成本的降低，一般有以下途徑：
材料降成本——在原有產(chǎn)品方案上壓供應(yīng)商的材料價,、降低材料等級或選用替代材料,，最直接有效，但幅度有限,，且存在一定的品質(zhì)風(fēng)險,；
技術(shù)降成本——采用新的技術(shù)路線，改變原有產(chǎn)品方案,，減少用料和制造環(huán)節(jié),，幅度客觀,；
效率降成本——有賴于技術(shù)、設(shè)備和管理的進(jìn)步,。
要降低LED光源的成本,，以上途徑都要考慮，但首要考慮的是如何因應(yīng)半導(dǎo)體照明的特點(diǎn),，打破傳統(tǒng)封裝觀念的約束,，以新的技術(shù)方案來降低LED的封裝成本。
對傳統(tǒng)照明而言,，一般都是采用“光源+燈具”的模式,，光源的制造相對獨(dú)立于燈具。由于LED光源具有體積小,、發(fā)強(qiáng)光和易于控制等的特點(diǎn),，故在應(yīng)用中一般可根據(jù)照明效果的要求做出靈活的變化和選擇。對于半導(dǎo)體照明而言,，LED光源與燈具的制造沒有明顯的界限,，LED光源成本的降低應(yīng)與照明系統(tǒng)的要求整體考慮。因此,，LED光源的封裝方案應(yīng)根據(jù)照明系統(tǒng)的驅(qū)動電路,、熱量管理、光學(xué)設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計等要求而做出,，目的就是發(fā)展新型的LED光源封裝形式,，在保證整體性能的前提下大幅度降低封裝和應(yīng)用成本。
二,、芯片集成COB光源模塊個性化封裝可能成為半導(dǎo)體照明未來主流封裝形式
LED有分立和集成兩種封裝形式,。LED分立器件屬于傳統(tǒng)封裝，廣泛應(yīng)用于各個相關(guān)的領(lǐng)域,，經(jīng)過四十多年的發(fā)展,，已形成了一系列的主流產(chǎn)品形式。芯片集成COB模塊目前屬于個性化封裝,，主要為一些個案性的應(yīng)用產(chǎn)品而設(shè)計和生產(chǎn),，尚未形成主流產(chǎn)品形式。
傳統(tǒng)的LED燈具做法是：LED分源分立器件→MCPCB光源模組→LED燈具,，主要是由于沒有現(xiàn)成合適的核心光源組件而采取的做法,，不但耗工費(fèi)時，而且成本較高,。實(shí)際上,，我們可以將“LED光源分立器件→MCPCB光源模組”合二為一，直接將LED芯片集成在MCPCB（或其它基板）上做成COB光源模塊,，走“COB光源模塊→LED燈具”的路線,，不但省工省時,，而且可以節(jié)省器件封裝的成本。
與分立LED器件相比,，COB光源模塊在照明應(yīng)用中可以節(jié)省LED的一次封裝成本,、光引擎模組制作成本和二次配光成本。在相同功能的照明燈具系統(tǒng)中,，實(shí)際測算可以降低30%左右的光源成本,，這對于半導(dǎo)體照明的應(yīng)用推廣有著十分重大的意義。在性能上,，通過合理的設(shè)計和微透鏡模造,，COB光源模塊可以有效地避免分立光源器件組合存在的點(diǎn)光、眩光等弊端,；還可以通過加入適當(dāng)?shù)募t色芯片組合,，在不明顯降低光源效率和壽命的前提下，有效地提高光源的顯色性（目前已經(jīng)可以做到90以上）,。在應(yīng)用上,，COB光源模塊可以使照明燈具廠的安裝生產(chǎn)更簡單和方便，有效地降低了應(yīng)用成本,。在生產(chǎn)上，現(xiàn)有的工藝技術(shù)和設(shè)備完全可以支持高良品率的
OB光源模塊的大規(guī)模制造,。隨著LED照明市場的拓展,，燈具需求量在快速增長，我們完全可以根據(jù)不同燈具應(yīng)用的需求,，逐步形成系列COB光源模塊主流產(chǎn)品,，以便大規(guī)模生產(chǎn)。
三,、小型化貼片式LED也將是LED光源的另外一大主流產(chǎn)品
除了芯片集成的COB光源模塊有可能成為未來的半導(dǎo)體照明的主流封裝形式外,，高性能、低成本,、方便于大規(guī)模生產(chǎn)制造和安裝應(yīng)用的小型化貼片式LED也將是LED光源的另外一大主流產(chǎn)品,。個人認(rèn)為，未來半導(dǎo)體照明的主要表現(xiàn)形式為：
平面照明——辦公場所或背光照明,；
帶狀照明——裝飾照明,；
燈具照明——替代傳統(tǒng)照明。
在平面照明產(chǎn)品中,，芯片集成的COB光源模塊和貼片式LED的應(yīng)用將并存,；在帶狀照明產(chǎn)品中，貼片式LED將獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷,；在燈具照明產(chǎn)品中,，芯片集成的COB光源模塊的應(yīng)用將成為主流,。
總之，走向照明的LED光源將形成兩大主流形態(tài)——功能化的芯片集成COB光源模塊額小型化LED器件,，低成本將是永恒的主題,。誰能率先打破傳統(tǒng)封裝的約束，開發(fā)出符合半導(dǎo)體照明需求的LED光源,，誰就能占得產(chǎn)品的先機(jī),；誰能夠在保證性能的前提下將成本做到極致，誰就能把握未來LED光源的市場,。