全球照明级LED发展现况与厂商一览

全球照明级LED发展现况与厂商一览照明级LED规格探讨照明级LED可以从许多层面来探讨与分类。从芯片端来分类的话，可以从电流来分类小功率(HighBrightnessLED，20~150mA)，高功率(HighPowerLED，150mA)，ACLED等类型。而从封装结构来区分主要可以分为在单一封装体上用单一芯片来作单芯片封装(singlechippackage)、或是在单一封装体上用多芯片做成多芯片封装(multichippackage)。而不同的封装结构与芯片都有其适合的照明灯具市场。Figure-1照明级LED芯片与封装规格各种规格LED所适用的LED灯具目前灯泡型式的LED灯具采用的光源多半为单晶、多晶封装的高功率LED、ACLED等。单晶封装的高功率LED，普遍用在MR16、LED投射灯等光源集中、指向性强的照明产品。而10W以上取代省电灯泡的LED灯泡则是采用多颗封装的高功率LED当作光源。ACLED，受限于ACLED芯片的技术瓶颈，目前普遍还是10W以下取代白炽灯的LED灯泡居多。至于灯条型式的照明灯具，现阶段厂商多半采用小功率多晶封装形式，也有厂商采取高功率多晶封装形式。Figure-2各种规格LED所适用的LED灯具LED与传统光源的成本比较至于LED光源与传统灯具光源的成本比较上，现阶段LED的$/Lm(Lumenperdollar)大约在USD0.01~0.02左右。由于LED价格经过去年的大幅度下跌，因此相较于传统省电灯泡的价差由去年的5~10倍缩小至2~4倍，这也是今年以来LED照明逐渐加温的原因之一。不过由于传统灯具市场非常成熟，因此传统灯具的亮度与价格并不会呈现同比例变化，但是LED却不相同。由于LED为半导体组件，价格与亮度会呈现同比例增加。在价格考虑上，目前还是以10W以下的LED灯泡的渗透率最高。至于LED灯条的部分，由于产品价格相较传统灯管价差高达20倍以上，目前还是以商用空间或是政府标案才有机会导入。Figure-3LED与萤光灯的$/Lm比较欧美照明级LED供应商CREECREE为上游芯片到封装的整合供应商。近年所推出的Xlamp系列在照明级LED上颇获好评，无论在发光效率或是寿命上都非常有竞争力。主要原因在于芯片的材料上采用碳化硅基板(SiliconeCarbide)来取代蓝宝石基板，碳化硅基板的导热系数几乎是蓝宝石基板的10倍(SiliconeCarbidehas10timesVerticalthermalcharacteristicsthanSaphire)，及既导热又导电可垂直直接将热导出。此外、萤光粉的配方以及涂布上也有独特的专利技术。而2009年美国即将公布的EnergyStar规范，现阶段CREE也已经能够符合，同时也已经通过LM79、LM80测试的大部份项目，因此对于未来想要出货到美国的照明灯具产品，CREE的LED会具有相当大的优势。目前HighPowerXlamp系列的包含XR-E(7090封装)、XR-C，XP-E(3535封装)、XP-C，以及MC-E(70904晶封装)几种规格。XP与XR的规格差异在于封装体大小，XP的尺寸缩小近80%，可以有效的降低材料成本，达到与XR系列一样的发光效率，但最大建议操作电流由XR系列的1Amp降低为700mA。XP-E的发光效率最高可达114Lm/W(coolwhite)MIN,并已经大量出货。而MC-E则是采用4颗高功率的多晶封装，整体光通量最高可达到430Lm@350mA，建议操作最大值为700mA。OSRAM照明大厂欧司朗(OSRAM)在LED领域由旗下子公司欧司朗光电半导体(OSRAMOptoSemiconductors)负责。OSRAMOptoSemiconductors具有从芯片到封装的整合能力，并且有多项白光专利技术。在芯片端以ThinGaN技术开发出高亮度的LED，首先在InGaN层上形成金属膜，之后再剥离蓝宝石。这样，金属膜就会产生映射的效果而获得更多的光线取出。而在高功率的产品线规格上，依据功率不同而区分为GoldenDRAGON(1W)、PlatinumDRAGON(3W)、DiamondDRAGON(5W)。都是以单颗高功率LED封装于在PLCC里面。以目前的GoldenDRAGON系列的主力产品LUWW5AM和LCWW5AM为例，光通量可达112-130lm和71-82lm，发光效率分别是100lm/W和64lm/W。日本照明级LED供应商NichiaNichia的主要产品为小功率多晶封装的LED，藉由并联多颗小功率LED芯片在PLCC封装体上。由于每单一个小芯片所分配到的电流极小，可以达到高光效以及不需要太多散热的优点。在产品策略上，Nichia与Lumonus合作后，今年也会推出高功率的LED产品。而Nichia在去年所推出083规格也是不少LED灯具厂商的偏好规格。以目前主流083B为例，在300mA下以3.3V驱动，发光效率可以达到100Lm/W。ToyodaGosei在3C背光领域市占率颇高的日厂丰田合成(ToyodaGosei,TG)也将在今年推出3W的高功率LED产品。采用单芯片封装形式，以Flipchip技术将HighpowerLED倒置于陶瓷基板上，透过底部的反射层提高折射次数。由于不需要导线架，因此没有导线架遮蔽的问题，有助于提升发光效率，发光效率可达80Lm/W，且产品尺寸仅只有3.5*3.5mm。此产品使用无机材料制成，具有高信赖性与寿命长的优势。目前已经在送样阶段，预计将于今年中量产。台湾照明级LED供应商艾笛森艾笛森为台湾知名的高功率LED封装厂商。高功率LED组件主要采用Leadframe封装形式，2008年下半年也陆续推出尺寸较小的COB封装的组件。可以供应的LED规格从1W~100W不等。以EdiexeonARC为例，采用台湾的芯片，Leadframe单晶封装形式，分别提供1W/3W规格。在350mA下，发光效率可以达到100Lm/W。实测3000小时光衰大约3%。主要应用于室内与商用空间的照明灯具。而另外一个系列的Edistar，于陶瓷基板上采用高功率多晶封装的形式。规格分别为50W/100W，光通量可以达到4000/7000Lm，发光效率可达70Lm/W。由于可以直接应用于路灯上，因此客户询问度很高。不过由于高功率多晶封装的散热问题不容易处理，会影响到光效与寿命，因此想要使用的灯具客户必须要有相当的解热能力才能考虑选购此规格。齐瀚光电齐瀚光电股份有限公司创立于2004年，透过母公司LUSTROUS在美国申请专利，由齐瀚生产制造，并且以LUSTROUS品牌对外销售。齐瀚的刘家齐总经理特别强调该公司自有的高功率COB封装专利，由于市面上COB封装几乎都做平行结构，目前只有齐瀚有能力做垂直的结构。其高功率LED组件在siliconwafer做COB封装，透过氮化物的双色萤光粉来混成白光，并且在封装后再加上一次光学处里。主要的产品规格5W~10W不等，未来将会开发出15W的产品。目前新产品以下列三个规格为主，Diamond/DiamondPro系列发光效率70-80Lm/W，CRI75%左右。而Crystal系列演色性高达92%，适合应用于百货公司，展示柜的商品照明。该公司的高功率LED组件寿命大约1.5万小时。新强光电以往在LED路灯领域着墨较多的新强光电逐渐改变其产品策略。从2008年开始主推其光源引擎，并且开发多样的室内或是商用照明灯具。新强光电的陈振贤董事长强调该公司拥有芯片、封装、散热等多项专利，因此新强的LED组件由芯片端即自行设计，并且委外制造。而后续的封装以及散热引擎一体成行，为台湾少数能够整合芯片到封装的高功率LED供应商。新强最新的产品NeoPacEmitter为高功率多晶封装的LED组件，30W的LED光通量可以维持在1,500Lm，尺寸仅有14.1x14.1mm。虽然发光效率只有50Lm/W，但是搭配自有的散热模组可以将junctiontemperature控制在60°C，进而确保LED光源的耐久性并维持其光特性。陈振贤董事长强调目前实测的光衰数据已经达到2.1万小时，预估在室温25℃下产品寿命可高达6万小时以上。而今年也将会推出70Lm/W的NeoPacEmitter规格。随着LED的效率提升与技术进步，LED应用领域逐渐由背光以及指示灯用途开始跨入照明领域。不过为了要解决光与热的问题，各家LED厂商从芯片到封装，甚至到灯具都有各自的解决方案，产品规格繁多。因此LEDinside为读者整理现阶段照明级LED的发展现况，以及各家厂商的主力产品。