半导体照明光源技术问题大讨论

。如果采用倒装芯片和六面发光体进行全反射的结构，光效可达160lm/W以上。

　　(3)降低结温

　　据有关报道，结温为25℃时的发光量设为100%，当结温上升至60℃时其发光量只有90%，当上升至140℃时只有70%，所以在封装时要加大散热措施，保持较低结温，维持较高的发光效率。

　　3.提高灯具的取光效率

　　不同LED灯具的效率相差很大，一般LED灯具效率大于80%，有一部分可大于90%。要根据LED光源的特点以及不同的应用场合，对灯具进行精细的二次光学设计，也要考虑灯具散热和眩光问题，提高LED灯具的取光效率。

　　三、降低成本

　　目前LED各种产品还没有大规模生产推广应用，主要问题是价格过高，LED产品不能长期靠补贴来发展，要不断努力降低成本。全球相关部门单位都在关注降低 LED产品成本，比如美国SSL计划2015年LED光源(灯具)成本要达2美元/klm。我国也提出2015年LED光源(灯具)成本要在15元 /klm之内。台湾地区也提出在2014年之前可实现2美元/klm目标。要降低成本，除了大批量生产外，主要从技术上采取措施降低成本的方法、途径。

　　降低成本要从LED产业链各环节上着手，共同努力，首先分析LED产品的成本结构大约是4:4:2，即光源占40%、驱动和散热占40%、其他占20%， 主要环节是外延芯片、封装、驱动、散热等方面成本有较大的下降空间，要从技术上采取有效措施，从根本上解决LED产品的成本问题。

　　1.外延芯片环节降低成本的方法探讨

　　目前LED产品的芯片占成本的40%左右，降低芯片的成本是最重要的任务。

　　世界主要外延生产厂家Veeco提出，对现有MOCVD的设备、工艺、架构改进，提高量产效率，至2014年外延片价格达0.2美元/cm2。(2009年1美元/cm2)

　　采用4″及6″的MOCVD设备以及配套的芯片制造设备，使外延、芯片产能的效率大幅度提高，从而降低外延芯片的成本。

　　目前全世界很多有实力的公司正在研发在8″硅片上直接生长GaN，并取得可喜成果。最近欧司朗发布在6″硅片上生长GaN芯片，面积1mm2，在350mA下，色温4500K时，光效可达127lm/W，需2年后投放市场。估计采取该方法生产可降低芯片成本50%。

　　开发同质广义外延，采用HVPE液相外延生长GaN衬底。在此生长GaNLED产品，既能提高LED性能，又能大幅度降低外延芯片成本，采用该方法生产，可大幅度缩短外延生长时间，同时可以大量节省MO源，据估算可降低芯片成本50%。

　　LED器件采用大电流密度下工作，如面积为1mm2芯片，一般工作电流是350mA，国外几家大公司均已开发可提供工作电流在1～2A下工作的功率LED 器件，这样用一只芯片可获光通量达400～500lm，当然会损失部分光效，他们已经较好地解决了Droop现象，在获得同样光通量下，可较大降低芯片成 本。

　　2.封装环节降低成本的方法探讨

　　半导体照明所用的光源将采用COB及模块封装形式，这样将极大地降低LED光源封装成本。

　　LED光源采用COB封装形式，目前主要是采用中功率多芯片、矩阵式集成封装，号称第三代COB封装形式，且有很多不同的结构类型，如MCOB、 COFB、MCOMB等，并可降低封装成本30%，目前国内已开发一种球泡灯，采用9只中功率芯片集成COB封装，体积小、不带散热片，功率为7W，光通 量可达500～700lm，其成本只有16元。

　　模块化标准封装LED产品，这将是半导体照明光源的发展方向。它是将芯片、驱动、控制部分、散热、零件等封装在一起形成模块，并进行标准化生产，可用于不 同照明灯具产品，可极大地降低封装成本，据测算可降低封装成本50%，各主要厂商均积极投入研发之中。Zhaga联盟已着手制定相关标准，主要是光引擎界 面接口标准，它将涵盖物理尺寸以及光引擎的光学、电气和热特性等，最终实现联盟内不同制造商之间的产品兼容性、互换性。

　　3.灯具环节降低成本的方法

　　在保障二次光学设计出光效率和散热性能的前提下，采用新材料、新的照明方式等，设计制作轻便、美观、价廉的新灯具，从而降低灯具成本。此外，目前国产电源 的性能和可靠性有较大提高。在此基础上采取有效的技术措施，可较大幅度降低电源成本，从目前2.5～3元/W降至1.5～2元/W。

　　4.其他配套成本的降低

　　MOCVD外延炉和芯片制造设备，如能国产化，会较大幅度降低芯片制造成本。LED产品的检测设备，特别是光学检测设备，还有降低成本的空间。此外关键原 材料国产化也有利于降低成本，其中，Al2O3蓝宝石衬底国产化，已降价不少。外延用的MO有机源，现有部分国产化，也有降价的余地。封装用的荧光粉等国 产化，均有较大降价的余地。

　　四、提高可靠性

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