高压LED现状和未来发展趋势
时间：2011-08-15 10:38:34
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[导读]高压LED，是一种高功率LED，是LED生产厂家提供一种串联好的小功率LED以集成的大功率LED芯片，它是集成LED中的一种。而就主要组件高功率白光LED技术来说，高压LED发光效率的基本门坎要求达到100lm/W。事实上，早在过去
高压LED，是一种高功率LED，是LED生产厂家提供一种串联好的小功率LED以集成的大功率LED芯片，它是集成LED中的一种。而就主要组件高功率白光LED技术来说，高压LED发光效率的基本门坎要求达到100lm/W。
事实上，早在过去就有各种集成的LED，以不同数量的LED串并联起来，得到各种不同功率和电压的LED。最早推出集成LED是美国的普瑞公司，把很多小功率LED在基板上串并联起来，以得到一颗大功率LED。高压LED和这种集成LED的主要差别在于，高压LED是全部串联，而集成LED则是串并联。
当前市场上，关于高压LED将主导LED照明市场的的呼声一浪高过一浪，那么与低压LED相比，高压LED的优势和缺点是什么，它们又有着什么样的区别?高压LED是否真的取代今天的低压LED，从而“主导未来的LED通用照明”呢?
企业力推功率节节升“高”
台湾晶元光电，一直以来都是高压LED的先行者。晶电是全球最早推出高压LED，也是效率最好的厂商。从去年第二季度开始，晶电已开始成功量产高压LED，并向各大照明厂送样。目前，确定已打入全球三大照明厂供应链，连通路商IKEA也开始采用，更提出了2011年“高压LED”照明突破30%的目标。
据晶电相关负责人透露，晶电最新的高压暖白光LED产品发光效率可达120流明/瓦水准，单一蓝、红之高压芯片则可达130流明/瓦水准，公司预计将于今年第二季到第三季间量产上市。
除此之外，今年6月，武汉迪源光电也在国内率先推出HVLED芯片。由迪源光电自主开发的HV芯片量产光效已超过110lm/W，与迪源目前量产的DC大功率芯片相比，发光效率提高约10%，1000小时持续点亮光输出功率衰减均小于2%。经测试证明，HV芯片与DC大功率芯片具备同样稳定可靠的光电性能，达到同类产品先进水平。而HV高压LED芯片，将成为迪源光电未来LED照明发展的一个重要方向。
随着高压LED需求的递增，国内外各地企业加紧投入，力求也能分一杯羹。2011年，高功率LED照明市场之竞争态势将会愈趋激烈。
目前，Cree仍是照明LED技术领导者，并已于2010年底推出160lm/W产品，但价格相对偏高。继欧司朗于2010年底推出136lm/W产品后，Nichias、晶电、璨圆也都在2011年第一季推出发光效率分别达133lm/W、110lm/W和100lm/W产品，打算与Cree竞争。据了解，日前LED磊晶晶电的高压LED芯片成功打入国际LED照明大厂飞利浦供应链，并从4月起大量出货。
而在高压LED中游封装，企业也持续加码。鉴于看好LED照明有加速导入各项终端应用市场的发展趋势，目前，艾笛森高功率LED产品线已切入欧洲地区通路商和大陆灯具模块厂供应链，并已在大陆东莞和扬州地区扩建高功率led封装新产能，以有效满足华东和华南两地客户的需求。其中，扬州厂属新的生产基地，总月产能规模至少将增至5千万颗。
高低压对比高压优势凸显
LED企业对高压LED的持续热情，也伴随着高压LED客户的增加，相比之下，低压LED芯片面临着越来越难卖进LED通用照明市场的危险。
相比低压LED，目前比较流行的说法是，高压LED有两大明显竞争优势：第一，在同样输出功率下，高压LED所需的驱动电流大大低于低压LED。第二，高压LED可以大幅降低AC-DC转换效率损失。
而针对这两个优势，专家茅于海日前发布了文章做出反驳。他提出，优势一的说法是不成立的，因为耗散功率的大小主要由LED的发光效率决定，而不是由其标称功率决定。标称功率不等于输入功率。如果要决定散热器的大小，应当是在同样的发光效率来计算。而对于优势二，“实际上做过AC/DC恒流驱动的人都知道，AC/DC转换器的效率几乎是和最后的输出电压没有什么关系。可能变压器次级的电流大了会增加一些铜损，但是这是很小的，还不至于影响到散热器的设计。”
高压技术难点散热成关键
LED朝高功率发展，散热问题尤为关键。随着LED照明的需求日趋迫切，高功率LED的散热问题逐渐受到重视，因为过高的温度会导致LED发光效率衰减。LED运作所产生的废热若无法有效散出，则会直接对LED的寿命造成严重的影响。因此，近年来高功率LED的散热问题，成为LED照明行业研究的重要课题。
随着LED朝着高功率方向的发展，导热、散热相关问题的解决也势在必行，而解决此类问题的途径也相当多元化。针对大功率LED照明的散热技术，各家公司也是各显神通。
例如，台湾的光海科技便拥有“COHS封装散热技术”。光海利用本身载板设计能力的优势，将LED直接封装在高导热性的铜基座上，铜的高导热性就如同散热器的角色，再加上以电路设计及自有工艺克服绝缘膜与铜材质间的附着性问题，便发展出所谓的COHS技术(ChipsOnHeatSink)，并已拥有47项COHS相关专利。
除此之外，目前另一常见的散热技术则是采用陶瓷基板。由于陶瓷基板的成本低廉，且具有与半导体有接近的热膨胀系数与较高的耐热能力，能有效地解决热歪斜及高温工艺问题。
基本上，LED散热基板主要分为金属与陶瓷基板。金属基板以铝或铜为材料，由于技术成熟，且具成本优势，目前为一般LED产品所采用。而陶瓷基板线路对位精确度高，为业界公认导热与散热性能极佳的绝缘材料，是目前高功率LED散热最适方案，虽然成本比金属基板要高，但照明要求的散热性及稳定性高于笔记本电脑、电视等电子产品，因此，包括Cree、欧司朗、飞利浦及日亚等国际大厂，都使用陶瓷基板作为LED晶粒散热材质。
高压趋势明显低压或被取代?
随着高压LED需求和投入的持续旺盛，有人提出“今天的低压LED将淡出未来的LED通用照明市场”，而高压LED将“主导未来的LED通用照明”，事实是否真的如此呢?
茅于海认为，高压LED不失为一种具有特点的LED，它可以增加使用者的选择。但并不会取代所有的低压LED，由太阳能供电的灯具系统里，就是低压直流的电源，当然也就会直接采用低压直流的LED了。所以各种LED都会存在，只是供给不同的场合。
同时，台湾晶元光电副经理谢明勋认为，高功率LED和传统小尺寸LED的设计上有许多相似之处，例如如何均匀地扩散电流、如何进一步提高光萃取效率。但其最大的不同点在于热的问题，为了使LED能在大功率操作下依旧保有高的可靠度，如何解决散热是一项最重要的课题。因此，LED本身仍存在着一些问题尚待解决，包括成本、发光效率及散热问题等。“在这些问题一一被排除的同时，晶电亦致力于开发LED的整合方案,让未来LED的使用更简单、更人性化。”[!--empirenews.page--]
不可否认的是，LED产品功率的节节升高，将在未来很长一对时间成为大势所趋。
对于高压LED的发展前景，晶元宝晨总经理林依达指出：“实际上，世界几大LED封装厂、应用厂商都对高压LED较为看好，瑞丰光电、Cree都推出了高压LED的封装器件。在成品方面，高压LED的电源设计比较容易、散热也比较好处理，所以，未来它一定能在市场上占据很大的份额，当然低压LED也不会完全被取代，它也有它的应用市场。”
事实上，早在过去就有各种集成的LED，以不同数量的LED串并联起来，得到各种不同功率和电压的LED。最早推出集成LED是美国的普瑞公司，把很多小功率LED在基板上串并联起来，以得到一颗大功率LED。高压LED和这种集成LED的主要差别在于，高压LED是全部串联，而集成LED则是串并联。
当前市场上，关于高压LED将主导LED照明市场的的呼声一浪高过一浪，那么与低压LED相比，高压LED的优势和缺点是什么，它们又有着什么样的区别?高压LED是否真的取代今天的低压LED，从而“主导未来的LED通用照明”呢?
企业力推功率节节升“高”
台湾晶元光电，一直以来都是高压LED的先行者。晶电是全球最早推出高压LED，也是效率最好的厂商。从去年第二季度开始，晶电已开始成功量产高压LED，并向各大照明厂送样。目前，确定已打入全球三大照明厂供应链，连通路商IKEA也开始采用，更提出了2011年“高压LED”照明突破30%的目标。
据晶电相关负责人透露，晶电最新的高压暖白光LED产品发光效率可达120流明/瓦水准，单一蓝、红之高压芯片则可达130流明/瓦水准，公司预计将于今年第二季到第三季间量产上市。
除此之外，今年6月，武汉迪源光电也在国内率先推出HVLED芯片。由迪源光电自主开发的HV芯片量产光效已超过110lm/W，与迪源目前量产的DC大功率芯片相比，发光效率提高约10%，1000小时持续点亮光输出功率衰减均小于2%。经测试证明，HV芯片与DC大功率芯片具备同样稳定可靠的光电性能，达到同类产品先进水平。而HV高压LED芯片，将成为迪源光电未来LED照明发展的一个重要方向。
随着高压LED需求的递增，国内外各地企业加紧投入，力求也能分一杯羹。2011年，高功率LED照明市场之竞争态势将会愈趋激烈。
目前，Cree仍是照明LED技术领导者，并已于2010年底推出160lm/W产品，但价格相对偏高。继欧司朗于2010年底推出136lm/W产品后，Nichias、晶电、璨圆也都在2011年第一季推出发光效率分别达133lm/W、110lm/W和100lm/W产品，打算与Cree竞争。据了解，日前LED磊晶晶电的高压LED芯片成功打入国际LED照明大厂飞利浦供应链，并从4月起大量出货。
而在高压LED中游封装，企业也持续加码。鉴于看好LED照明有加速导入各项终端应用市场的发展趋势，目前，艾笛森高功率LED产品线已切入欧洲地区通路商和大陆灯具模块厂供应链，并已在大陆东莞和扬州地区扩建高功率led封装新产能，以有效满足华东和华南两地客户的需求。其中，扬州厂属新的生产基地，总月产能规模至少将增至5千万颗。
高低压对比高压优势凸显
LED企业对高压LED的持续热情，也伴随着高压LED客户的增加，相比之下，低压LED芯片面临着越来越难卖进LED通用照明市场的危险。
相比低压LED，目前比较流行的说法是，高压LED有两大明显竞争优势：第一，在同样输出功率下，高压LED所需的驱动电流大大低于低压LED。第二，高压LED可以大幅降低AC-DC转换效率损失。
而针对这两个优势，专家茅于海日前发布了文章做出反驳。他提出，优势一的说法是不成立的，因为耗散功率的大小主要由LED的发光效率决定，而不是由其标称功率决定。标称功率不等于输入功率。如果要决定散热器的大小，应当是在同样的发光效率来计算。而对于优势二，“实际上做过AC/DC恒流驱动的人都知道，AC/DC转换器的效率几乎是和最后的输出电压没有什么关系。可能变压器次级的电流大了会增加一些铜损，但是这是很小的，还不至于影响到散热器的设计。”
高压技术难点散热成关键
LED朝高功率发展，散热问题尤为关键。随着LED照明的需求日趋迫切，高功率LED的散热问题逐渐受到重视，因为过高的温度会导致LED发光效率衰减。LED运作所产生的废热若无法有效散出，则会直接对LED的寿命造成严重的影响。因此，近年来高功率LED的散热问题，成为LED照明行业研究的重要课题。
随着LED朝着高功率方向的发展，导热、散热相关问题的解决也势在必行，而解决此类问题的途径也相当多元化。针对大功率LED照明的散热技术，各家公司也是各显神通。
例如，台湾的光海科技便拥有“COHS封装散热技术”。光海利用本身载板设计能力的优势，将LED直接封装在高导热性的铜基座上，铜的高导热性就如同散热器的角色，再加上以电路设计及自有工艺克服绝缘膜与铜材质间的附着性问题，便发展出所谓的COHS技术(ChipsOnHeatSink)，并已拥有47项COHS相关专利。
除此之外，目前另一常见的散热技术则是采用陶瓷基板。由于陶瓷基板的成本低廉，且具有与半导体有接近的热膨胀系数与较高的耐热能力，能有效地解决热歪斜及高温工艺问题。
基本上，LED散热基板主要分为金属与陶瓷基板。金属基板以铝或铜为材料，由于技术成熟，且具成本优势，目前为一般LED产品所采用。而陶瓷基板线路对位精确度高，为业界公认导热与散热性能极佳的绝缘材料，是目前高功率LED散热最适方案，虽然成本比金属基板要高，但照明要求的散热性及稳定性高于笔记本电脑、电视等电子产品，因此，包括Cree、欧司朗、飞利浦及日亚等国际大厂，都使用陶瓷基板作为LED晶粒散热材质。
高压趋势明显低压或被取代?
随着高压LED需求和投入的持续旺盛，有人提出“今天的低压LED将淡出未来的LED通用照明市场”，而高压LED将“主导未来的LED通用照明”，事实是否真的如此呢?
茅于海认为，高压LED不失为一种具有特点的LED，它可以增加使用者的选择。但并不会取代所有的低压LED，由太阳能供电的灯具系统里，就是低压直流的电源，当然也就会直接采用低压直流的LED了。所以各种LED都会存在，只是供给不同的场合。
同时，台湾晶元光电副经理谢明勋认为，高功率LED和传统小尺寸LED的设计上有许多相似之处，例如如何均匀地扩散电流、如何进一步提高光萃取效率。但其最大的不同点在于热的问题，为了使LED能在大功率操作下依旧保有高的可靠度，如何解决散热是一项最重要的课题。因此，LED本身仍存在着一些问题尚待解决，包括成本、发光效率及散热问题等。“在这些问题一一被排除的同时，晶电亦致力于开发LED的整合方案,让未来LED的使用更简单、更人性化。”[!--empirenews.page--]
不可否认的是，LED产品功率的节节升高，将在未来很长一对时间成为大势所趋。
对于高压LED的发展前景，晶元宝晨总经理林依达指出：“实际上，世界几大LED封装厂、应用厂商都对高压LED较为看好，瑞丰光电、Cree都推出了高压LED的封装器件。在成品方面，高压LED的电源设计比较容易、散热也比较好处理，所以，未来它一定能在市场上占据很大的份额，当然低压LED也不会完全被取代，它也有它的应用市场。”
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