【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 在熱處理方面與傳統(tǒng)封裝方法有著大幅度的改善，采用此技術(shù)，因?yàn)闊釋?dǎo)系數(shù)的提高使得其工作溫度也得以提高，該技術(shù)可應(yīng)用于封裝大多數(shù)廠家的各種LED芯片。通過提高熱導(dǎo)系數(shù)、采用覆晶式晶片、降低熱膨脹系數(shù)不匹配度增強(qiáng)了LED的熱處理性能，與傳統(tǒng)的散熱通道相比，散熱環(huán)節(jié)減少，由于芯片直接焊裝在復(fù)合金屬基板上，散熱效率更高，芯片到封裝基板之間的熱阻系數(shù)僅僅相當(dāng)于傳統(tǒng)方式的1/6。封裝材料制備選擇技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面，我們?cè)谛酒虏考鱼~或鋁質(zhì)熱沉并采用半包封結(jié)構(gòu)，加速散熱來降低器件的熱阻；在器件的內(nèi)部填充透明度高的柔性硅橡膠，防止出現(xiàn)變黃現(xiàn)象和膠體因溫度驟然變化導(dǎo)致器件開路；零件材料也應(yīng)充分考慮其導(dǎo)熱、散熱特性，以獲得良好的整體熱特性。在即將實(shí)施的規(guī)?；a(chǎn)線組裝中，我們將從芯片的分選和原材料的質(zhì)量控制入手，建立規(guī)范的質(zhì)量保證控制體系，在關(guān)鍵工藝上如填充料快速填充工藝、熒光粉配膠和涂膠工藝等采用高度自動(dòng)化的設(shè)備和工藝流程，確保工藝過程的一致性。（2）功率芯片的SMD微型化封裝工藝路線與技術(shù)特點(diǎn)目前，以成熟的LED芯片技術(shù)在繼續(xù)提高單管功效方面尚存在不小的障礙，而尚未成熟的大功率芯片技術(shù)在提高亮度的同時(shí)難以解決散熱問題不得不以犧牲壽命為代價(jià)，這一矛盾削弱了LED產(chǎn)品的根本優(yōu)勢(shì)。故業(yè)界認(rèn)為，在一些對(duì)亮度要求不十分敏感的照明應(yīng)用場(chǎng)合，如家庭中的裝飾性照明，以LED封裝器件微型化為基礎(chǔ)通過多器件組合使用提高亮度（同時(shí)也需解決散熱問題）是可行的。同時(shí)，SMD微型LED在常規(guī)領(lǐng)域也是LED器件發(fā)展中最具潛力的產(chǎn)品，與常規(guī)器件相比體積超薄短小、視角大、穩(wěn)定性高，在小電流下工作一般10mA有足夠亮度，可節(jié)省便攜式產(chǎn)品的耗電量，適用于手機(jī)或其他便攜式微電子產(chǎn)品，亮度分級(jí)后更可用于室內(nèi)全彩顯示屏和汽車內(nèi)飾照明等應(yīng)用。貼片技術(shù)分為壓膠式貼片技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱“SMD微型LED”）和灌膠式框架貼片技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱“TOP微型LED”），這兩類技術(shù)又均可以嫁接“白光技術(shù)”中的熒光粉激發(fā)技術(shù)或改良（主要指改上面的熒光粉涂敷為直接添加到封裝用的環(huán)氧樹脂中）此技術(shù)衍生出兩種白光貼片；而且這兩種技術(shù)還有一個(gè)重要應(yīng)用是均可以通過三基色全彩封裝實(shí)現(xiàn)白光顯示，基于其體積更微小的優(yōu)勢(shì)，這在微型、高分辨率的顯示屏領(lǐng)域是一項(xiàng)極為重要的應(yīng)用。壓膠技術(shù)主要應(yīng)用于平面式PCB結(jié)構(gòu)，即低功率“SMD微型LED”產(chǎn)品，其成品無引腳，通過PCB背面的電極焊盤用導(dǎo)電膠進(jìn)行安裝，其封裝工藝較為復(fù)雜，但制成品膠體外形多樣，出光角度大，屬新型的貼片點(diǎn)光源。灌膠技術(shù)則可以適用于功率LED芯片，一般使用帶邊框的支架結(jié)構(gòu)，只是封裝框架尺寸比常規(guī)要小許多，其成品有引腳，發(fā)光視角較小，大多用于側(cè)部發(fā)光，有單芯及多芯類型。這兩類產(chǎn)品與目前常規(guī)發(fā)光二極管相比共同的優(yōu)點(diǎn)是：尺寸小，規(guī)格品種豐富，貼片安裝不影響PCB的強(qiáng)度及布線精度；引腳不需焊接，保證了器件的可靠性；卷帶包裝，適合于SMT自動(dòng)化生產(chǎn)線作業(yè)，生產(chǎn)效率高。而在功率型微型LED的技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，除與SMD微型LED同樣的芯片選用要求外，在封裝工藝上采用精確點(diǎn)膠技術(shù)，保證成品的封裝無缺陷（如氣泡等）和成型外觀良好（不能造成缺膠或溢膠）；成品的平板式引腳采用封裝后成型的方式，以提高工效及降低材料采購(gòu)成本。另外，我們還在此結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了三芯片全色化封裝，從而使得本產(chǎn)品可以有兩種以上的白光實(shí)現(xiàn)方式，由于其混合白光可以實(shí)現(xiàn)色溫連續(xù)可調(diào)和在一定范圍內(nèi)亮度連續(xù)可調(diào)的特性。（3）特殊照明燈產(chǎn)品直接封裝的工藝路線與技術(shù)特點(diǎn)在目前的晶片技術(shù)離取代照明產(chǎn)品還有一定距離的情況下，研究和解決LED在一些特殊場(chǎng)合的應(yīng)用有非常重要的意義，一是以現(xiàn)有的發(fā)光晶片制備技術(shù)結(jié)合合理的封裝設(shè)計(jì)，已經(jīng)能足以在一些特殊場(chǎng)合解決掉傳統(tǒng)產(chǎn)品存在的弊端，如在礦下照明解決節(jié)能、長(zhǎng)效尤其是防爆的問題，機(jī)械設(shè)備輔助照明設(shè)施解決便于移動(dòng)、安全的問題，設(shè)計(jì)使用時(shí)間特別長(zhǎng)的工程和產(chǎn)品解決照明或顯示配件頻繁更換的問題等等；二是這種應(yīng)用將為今后晶片技術(shù)成熟后用LED產(chǎn)品替代傳統(tǒng)照明產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)，更好的拓寬應(yīng)用思路。LED信號(hào)指示燈是直接封裝的特殊照明燈產(chǎn)品的代表，也是這一類應(yīng)用的重要代表。LED信號(hào)指示燈主要應(yīng)用于電力控制系統(tǒng)設(shè)備的照明和信號(hào)指示，在LED產(chǎn)品之前，這種信號(hào)指示一般是使用氖泡加濾光片的設(shè)計(jì)，以達(dá)到其信號(hào)明確、光線柔和的應(yīng)用要求。LED產(chǎn)品一經(jīng)推出，對(duì)比這種設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)立即得到了充分體現(xiàn)：第一個(gè)優(yōu)勢(shì)是長(zhǎng)壽命，尤其是對(duì)于如三峽工程這樣的百年大計(jì)的工程應(yīng)用來講，指示部件的長(zhǎng)壽命帶來避免頻繁更換的成本優(yōu)勢(shì)、安全優(yōu)勢(shì)和整機(jī)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)勢(shì)是不言而喻的；第二個(gè)優(yōu)勢(shì)是由于LED是主動(dòng)發(fā)光，單色性好，解決信號(hào)明確這一技術(shù)要求也更有利；第三個(gè)優(yōu)勢(shì)是對(duì)光線的技術(shù)要求可以通過對(duì)指示燈內(nèi)部的晶片選擇和線路設(shè)計(jì)來控制，不需要影響到成品外觀，何況，光線柔和正是目前成熟的晶片技術(shù)中適應(yīng)性最對(duì)口的部分；第四個(gè)優(yōu)勢(shì)是發(fā)光晶片本身的必須空間很小，這樣對(duì)產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)可以有更大的自由度，如我公司目前設(shè)計(jì)的信號(hào)指示燈產(chǎn)品尺寸最小的直徑僅8mm，最大的可以在26mm 以上，同時(shí)發(fā)光晶片的小體積也使指示燈內(nèi)部的電路組件（如電阻等）可以有更大的設(shè)計(jì)空間，使得LED信號(hào)指示燈產(chǎn)品直流工作電壓的設(shè)計(jì)可以從6V、12V、24V、36V、110V到220V，交流工作電壓可以擴(kuò)大設(shè)計(jì)到380V，適應(yīng)的范圍更廣。指示燈應(yīng)用技術(shù)在LED業(yè)內(nèi)所處的領(lǐng)域比較特殊，是介于LED封裝和LED應(yīng)用之間的一種技術(shù)，它與LED封裝的區(qū)別在于其封裝中包含了LED芯片以外的電路組件組合設(shè)計(jì)（如電阻、電容等）、而與LED應(yīng)用的區(qū)別在于其主要構(gòu)成材料不是LED封裝器件而是LED芯片。（4）太陽能半導(dǎo)體照明一體化技術(shù)的工藝路線與技術(shù)特點(diǎn)太陽能和半導(dǎo)體照明是21世紀(jì)全球兩大熱點(diǎn)技術(shù)，都有著廣闊的發(fā)展空間。與此同時(shí)，由于此兩項(xiàng)技術(shù)都還處在發(fā)展階段，離成熟的市場(chǎng)化應(yīng)用都還有不小的距離，特別是高成本是兩者都面臨的共同問題。本項(xiàng)目在找到兩大熱點(diǎn)技術(shù)結(jié)合點(diǎn)的同時(shí)，更要在其結(jié)合模式中形成互補(bǔ)效應(yīng)，把各自的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮得更明顯，從而達(dá)到在特定領(lǐng)域提高競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)、推廣產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的目的。我公司實(shí)施該項(xiàng)目研究的創(chuàng)新之處在于：★首先是在結(jié)合應(yīng)用中回避兩者在常規(guī)應(yīng)用中都存在的能源轉(zhuǎn)化問題，以提高能源的利用率——太陽能電池將光能轉(zhuǎn)化為直流電能，所以在一般作為電源的要求中還要將其再轉(zhuǎn)化為交流電才能使用，這其中就存在電源轉(zhuǎn)換的損耗；而LED則恰恰是使用直流電源工作，常規(guī)使用中反而存在要將市供的交流電再轉(zhuǎn)換成直流電的損耗。這兩者的直接匹配將這兩部分的轉(zhuǎn)換損耗降為零，而且太陽能電池組件可通過串、并聯(lián)任意組合得到實(shí)際需要的電壓，也不存在變壓的問題?！風(fēng)ED本身的節(jié)能優(yōu)勢(shì)在避免了能源轉(zhuǎn)換損耗后使得優(yōu)勢(shì)更優(yōu)，再加上太陽能部分也避免了轉(zhuǎn)換損耗，使得根據(jù)能耗配套的、價(jià)格昂貴的太陽能電池和蓄電組件的配套成本得以大比例下降，同時(shí)也使得LED部分的高成本不再成為應(yīng)用障礙，綜合性價(jià)比得以大幅度提高，使得項(xiàng)目產(chǎn)品的大面積推廣成為可能?！飫?chuàng)新設(shè)計(jì)以脈寬調(diào)制方式調(diào)節(jié)LED亮度，避免了以調(diào)節(jié)電流方式工作易造成色偏移，且更易實(shí)現(xiàn)散熱進(jìn)而提高照明系統(tǒng)工作可靠性?！锔母飩鹘y(tǒng)的LED電阻限流驅(qū)動(dòng)，改以恒流源驅(qū)動(dòng)，效率更高。★創(chuàng)新設(shè)計(jì)太陽能半導(dǎo)體路燈控制器、及根據(jù)應(yīng)用地的地理?xiàng)l件確定太陽電池板傾角，提高了系統(tǒng)的可靠性。本項(xiàng)目前期研究中，我們所設(shè)定的LED燈具中的器件為應(yīng)用熒光粉激發(fā)原理的基于大功率（1W和3W）InGaN藍(lán)光LED芯片的白光功率管，暫未涉及三基色LED白光技術(shù)和其它白光技術(shù)。作為項(xiàng)目研究的關(guān)鍵性基礎(chǔ)內(nèi)容之一，我們?cè)谇捌谑紫却_定了該系統(tǒng)中LED亮度的調(diào)節(jié)方式。目前調(diào)節(jié)LED亮度的方式有兩種：(1)調(diào)節(jié)工作電流方式——除了紅光LED隨著電流的升高亮度會(huì)飽和外，一般其他LED的亮度都會(huì)隨著其工作電流的增大而增大，因此可以通過調(diào)節(jié)LED的工作電流的方法在較大范圍內(nèi)控制LED的亮度，這也是在LED照明應(yīng)用中最常規(guī)的應(yīng)用方式。(2)脈寬調(diào)制(PWM) 方式——應(yīng)用LED響應(yīng)時(shí)間極短、一般只有幾納秒至幾十納秒的特性，適合于頻繁開關(guān)以及高頻運(yùn)作場(chǎng)合，可以方便地通過周期性的改變脈沖寬度、亦即控制占空比的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)LED亮度的調(diào)節(jié)，例如要將亮度減半，只需在50%的占空周期內(nèi)提供電流就可以實(shí)現(xiàn)。通過前期研究，我們選擇200～300Hz的開關(guān)頻率來進(jìn)行PWM亮度調(diào)節(jié)，這是因?yàn)槿搜蹮o法分辨超過40Hz的頻率變化，而太高的頻率又會(huì)引起白光顏色發(fā)生移位和亮度調(diào)節(jié)非線性。LED發(fā)出的白光由藍(lán)光和黃光混合而成，其色彩通常由色彩坐標(biāo)來進(jìn)行定義，當(dāng)LED的開關(guān)頻率較高如達(dá)到上萬Hz時(shí)，在用來切換LED開關(guān)的短暫時(shí)間間隔內(nèi)色彩坐標(biāo)會(huì)發(fā)生變化，這樣將引起白光顏色發(fā)生移位。我們?cè)趯?duì)太陽能半導(dǎo)體照明系統(tǒng)的研究中，前期重點(diǎn)面向太陽能半導(dǎo)體路燈，并根據(jù)其特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種新型的太陽能半導(dǎo)體路燈控制器，由微處理器電路、DCDC升壓電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、充放電保護(hù)電路、路燈開關(guān)電路等五部分組成，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)蓄電池的充放電管理，防過充、放過放。微處理器芯片采用PHILIPS的P87LPC768，它有4路10位脈寬調(diào)制器(PWM)通道和4路8位APD轉(zhuǎn)換器通道，能夠很好的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能。微處理器通過其輸入輸出口實(shí)現(xiàn)與其他各功能電路的連接，其APD輸入口實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池、太陽能電池板電壓的采樣測(cè)量，實(shí)現(xiàn)蓄電池的過充、過放保護(hù)，以及路燈光控開關(guān)；實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路通過串行總線SCL、SDA與微處理器的P1口連接實(shí)現(xiàn)讀寫功能；充電開關(guān)電路由一根控制線與微處理器的PWM端口相連接，當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，能夠輸出20kHZ的PWM 脈沖調(diào)制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)PWM控制脈沖充電，能夠極大提高系統(tǒng)充電效率。放電開關(guān)電路也由一根控制線與微處理器P1口相連，由軟件模擬波形輸出控制信號(hào)，控制開關(guān)動(dòng)作，它能夠?qū)崿F(xiàn)LED光源的亮度和功耗調(diào)節(jié)，例如控制器能夠控制：在天黑時(shí)到晚上12點(diǎn)為全功率輸出，到12點(diǎn)以后為半功率輸出，調(diào)整此時(shí)輸出的波形占空比全功率輸出的一半，適當(dāng)降低LED 光源的亮度，這樣可提高能源的利用效率，減小系統(tǒng)配置和降低系統(tǒng)成本。 經(jīng)濟(jì)可行性（1）LED光源的主要應(yīng)用市場(chǎng)概述LED的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從最初簡(jiǎn)單的電器指示燈、LED顯示屏發(fā)展到大屏幕顯示、汽車用燈、交通信號(hào)燈、LCD背光源、景觀照明、室內(nèi)裝飾燈等其他領(lǐng)域。而由于LED具有的長(zhǎng)壽命、無污染、低功耗的特性，未來LED還將逐步替代熒光燈、白熾燈成為下一代綠色照明光源，室內(nèi)照明將是LED最具市場(chǎng)規(guī)模和發(fā)展?jié)摿Φ膽?yīng)用市場(chǎng)。1）屏幕顯示器：在顯示屏應(yīng)用市場(chǎng)，由于高亮度發(fā)光二極管明亮、耗電量低、壽命長(zhǎng)，非常適合戶外大屏幕顯示的應(yīng)用，再加上可全天候使用，因此有著很大市場(chǎng)空間。據(jù)市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，2005年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)各種顯示器對(duì)LED的需求已超過100億顆，銷售額已超過30億元，因國(guó)內(nèi)基建市場(chǎng)的持續(xù)拉動(dòng)，本領(lǐng)域市場(chǎng)在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)還將保持持續(xù)增長(zhǎng)。我公司產(chǎn)品憑借優(yōu)良的性價(jià)比，已成功進(jìn)入美國(guó)的高速公路顯示屏應(yīng)用市場(chǎng)。2）汽車用燈：在LED普通照明技術(shù)尚未成熟前，車用市場(chǎng)是最被看好的LED市場(chǎng)，2004年全球車用LED市場(chǎng)規(guī)模達(dá)30億美元。我國(guó)汽車工業(yè)正處于大發(fā)展時(shí)期，是推廣超高亮度LED的極好時(shí)機(jī)。在未來5年內(nèi)，我國(guó)LED車燈將有大規(guī)模的發(fā)展，近年內(nèi)可形成年產(chǎn)10億元的市場(chǎng)，5年后可形成每年30億元的市場(chǎng)，發(fā)展?jié)摿薮蟆?）背光源：高亮度、微型化LED在背光源應(yīng)用市場(chǎng)的需求主要來自手機(jī)、PDA及數(shù)字相機(jī)(DSC)， ，對(duì)高亮度發(fā)光二極管的需求量就超過50億顆。據(jù)報(bào)道，全世界2004年LED在背光源上的用量達(dá)到240億只，未來幾年內(nèi)僅背光源領(lǐng)域?qū)ED的需求將超過百億元。目前，我國(guó)手機(jī)生產(chǎn)量很大，但是大部分LED背光源還是進(jìn)口的，對(duì)于我國(guó)LED產(chǎn)品來說，這也是個(gè)極好的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。同時(shí)隨著全球電子信息產(chǎn)品制造基地向我國(guó)轉(zhuǎn)移，未來幾年內(nèi)LCD背光源也將大量采用LED模塊，市場(chǎng)容量巨大。4）交通信號(hào)燈：由于高亮度LED 有亮度高、省電及壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，可節(jié)約能源、減少維修費(fèi)用并提供駕駛?cè)溯^佳的辨視能力，在交通信號(hào)燈市場(chǎng)的需求大幅增加，現(xiàn)在已在世界各地普遍使用。全球的交通信號(hào)燈全都換成LED會(huì)有40 億顆的市場(chǎng)需求，采用LED信號(hào)燈既節(jié)能，可靠性又高，所以在全國(guó)范圍內(nèi)，交通信號(hào)燈正在逐步更新?lián)Q代，而且推廣的速度很快，市場(chǎng)需求量很大，是個(gè)很好的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。目前國(guó)內(nèi)LED交通信號(hào)燈的年市場(chǎng)規(guī)模已超過50億元。以上4個(gè)方面的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)需求容量估計(jì)為每年200億元人民幣左右。5）白光照明：隨著LED發(fā)光效率的不斷提升，目前已快速進(jìn)入了特殊照明領(lǐng)域，如果LED技術(shù)和成本突破能帶來向整個(gè)照明市場(chǎng)進(jìn)軍，則LED的最大增長(zhǎng)點(diǎn)就將來自照明的應(yīng)用。由于全球照明產(chǎn)品的使用數(shù)以千億計(jì)，隨著環(huán)保、節(jié)能等觀念的深入人心，大功率白光LED產(chǎn)業(yè)化技術(shù)得到突破后，照明換燈所帶來的市場(chǎng)機(jī)會(huì)將不亞于全球計(jì)算機(jī)市場(chǎng)的規(guī)模，屆時(shí)LED將成為最耀眼的明星產(chǎn)業(yè)。（2）LED較其它光源優(yōu)勢(shì)明顯，半導(dǎo)體照明前景廣闊各種發(fā)光技術(shù)盡管種類繁多，但從對(duì)比的角度講：①在背光源領(lǐng)域，比較常見的技術(shù)除了LED外，還有EL、CCFL等，但由于LED的顯色性好，長(zhǎng)壽命，在大屏幕LCD背光源領(lǐng)域正逐漸顯示出優(yōu)勢(shì)；②在交通燈領(lǐng)域LED正逐漸占據(jù)絕對(duì)份額；③而在汽車剎車燈領(lǐng)域，高亮度LED因其響應(yīng)速度快、顯色性好而占據(jù)絕對(duì)份額；④在電子設(shè)備指示燈領(lǐng)域，由于其極小的耗能、高效率的發(fā)光和非常小的體積使其不可替代。⑤在戶內(nèi)外大屏幕顯示領(lǐng)域，LED有一個(gè)不可比擬的先天優(yōu)勢(shì)就是不受氣候條件的制約，在戶外顯示領(lǐng)域的霸主地位不可替代；⑥在照明市場(chǎng)中，隨著未來白光LED的技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)化水平提高，必將以其高效率的發(fā)光、極低的能耗而占據(jù)很大的市場(chǎng)份額。 LED產(chǎn)品在各應(yīng)用領(lǐng)域與可替代產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)對(duì)比分析應(yīng)用產(chǎn)品 領(lǐng)域名稱照明交通燈指示燈汽車顯示屏背光源LED未來必有大發(fā)展已成為主流不可替代將由第三剎車燈領(lǐng)域擴(kuò)展到其他燈在戶內(nèi)外大屏幕顯示領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯占據(jù)小尺寸領(lǐng)域主導(dǎo)，正向大尺寸領(lǐng)域滲透白熾燈鹵素?zé)舳虝r(shí)間內(nèi)仍為主流已逐漸被LED取代※將被LED逐步取代※※PDP等離子顯示※※※※室內(nèi)小屏幕展示有