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高電壓技術(shù)持續(xù)演進(jìn)之下,800LED球泡燈已然問世,再加上發(fā)率不斷提升,以及覆晶封裝技術(shù)加持下,無論流明數(shù)、發(fā)光效率、成本與體積均更具競爭力,可望加速取代傳統(tǒng)光源,進(jìn)一步擴(kuò)大市場滲透率。

　　各國白熾燈禁用與禁產(chǎn)的規(guī)范將自2011年陸續(xù)啟動,東芝(Toshiba)、(Philips)等發(fā)光二極體(LED)燈具大廠紛紛展開球泡燈部署,尤其在高電壓(HV)LED技術(shù)迭有進(jìn)展之下,LED晶片廠已成功開發(fā)出800流明球泡燈,且正積極研發(fā)1,000流明以上球泡燈,以加速搶攻60瓦白熾燈泡版圖。

取代60瓦白熾燈泡LED晶片商800流明到位

　　研發(fā)中心氮化物研發(fā)群協(xié)理洪詳竣預(yù)期,至2015年,全球超過50%的照明產(chǎn)值將由LED獨占,為兵家必爭的商機(jī)。

　　隨著各國禁用與禁產(chǎn)白熾燈的時程逐漸逼近,東芝、飛利浦、奇異(GE)、LEDONLighting等大廠早已緊鑼密鼓強(qiáng)化布局旗下的產(chǎn)品線,除了標(biāo)榜長壽命、發(fā)光效率及價格優(yōu)勢之外,晶元光電研發(fā)中心氮化物研發(fā)群協(xié)理洪詳竣表示,有鑒于成本為LED照明普及的關(guān)鍵,800流明球泡燈、每美元達(dá)1,000流明的封裝、高電壓LED及增加紅光LED的暖將為大勢所趨,因此成為LED晶片商戮力耕耘的技術(shù)重點。

　　近期,飛利浦、東芝率先業(yè)界開發(fā)出800流明的LED球泡燈,以取代60瓦白熾燈泡,目標(biāo)是在2011年達(dá)成售價40美元,以取代20美元的40瓦白熾燈泡,至2015年達(dá)成8美元的售價。洪詳竣分析,為降低損失,未來LED燈具大廠勢必朝超越1,000流明邁進(jìn)。

　　此外,洪詳竣強(qiáng)調(diào),觀察冷白光和暖白光LED發(fā)光效率、價格演進(jìn),為加速LED取代白熾燈市占,每美元1,000流明的封裝技術(shù)將勢不可當(dāng),一旦順利量產(chǎn)成功,冷白光LED將可達(dá)每千流明1美元,已為各LED晶片廠2015年的目標(biāo)。預(yù)期至2012年,每美元500流明LED順利量產(chǎn)后,將有助于擴(kuò)大LED照明市場滲透率達(dá)30%。

　　另值得關(guān)注的是高電壓LED,相較于直流方案,高壓電方案可減少發(fā)光效率下降,且采行更高效率的器,加上不會出現(xiàn)交流電方案的故障弊病,以及制造成本低和生產(chǎn)容易性,將成為最容易達(dá)成高性價比泡的方案。洪詳竣指出,高電壓LED主要瞄準(zhǔn)室內(nèi)照明,將有利于簡化LED與轉(zhuǎn)換器的設(shè)計。

　　現(xiàn)階段,眾多LED晶片商正試圖藉由增加AIGalnP中的紅光LED實現(xiàn)高,洪詳竣說明,相較于藍(lán)光LED混合螢光粉的暖白光方案演色性達(dá)82%,混合紅光LED的暖白光演色性可高達(dá)90%,因此將為市場主流。現(xiàn)今,紅光LED發(fā)光效率已達(dá)每瓦180流明、藍(lán)光LED已達(dá)每瓦162流明。

　　另一方面,相較于傳統(tǒng)LED封裝技術(shù),覆晶(FlipChip)(又稱倒晶)封裝技術(shù)兼具良率高、導(dǎo)熱效果強(qiáng)、出光量增加、薄型化等特點,因此逐漸在LED封裝領(lǐng)域嶄露頭角,惟初期投資大、每小時產(chǎn)量(UPH)遠(yuǎn)較傳統(tǒng)制程低,將為LED封裝廠商戮力克服的開發(fā)挑戰(zhàn)。

覆晶封裝露鋒芒投資成本/UPH考驗倍增

　　電子研發(fā)三處副處長徐錫川表示,覆晶封裝前景可期,吸引LED封裝業(yè)者競相導(dǎo)入。

　　億光電子研發(fā)三處副處長徐錫川表示,覆晶封裝技術(shù)具備散熱佳、出光面積增大、小型化及良率高的優(yōu)勢,因此逐步獲得市場青睞,然囿于初期投資金額相當(dāng)可觀,加上UPH不及傳統(tǒng)綁晶(Die+WireBond)制程,因此墊高技術(shù)進(jìn)入門檻,同時也成為LED封裝商積極克服的技術(shù)難題。

　　雖然傳統(tǒng)綁晶制程具有初期投資金額低、產(chǎn)能高及可沿用既有生產(chǎn)設(shè)備優(yōu)點,卻有散熱不易、小型化封裝良率難提升、需高溫接合等缺陷。有別于傳統(tǒng)LED封裝的固晶方式,覆晶封裝系將晶片直接翻轉(zhuǎn)對位于基板上的金凸塊(Bump),再藉由外加能量達(dá)到固晶目的。該技術(shù)有助于縮短LED制程于高溫烘烤時間,以減低物料熱應(yīng)力,且制程簡化易于良率控管,此外,由于晶片所產(chǎn)生的熱經(jīng)由金凸塊傳導(dǎo)至基板上,故導(dǎo)熱效果佳,以及去除晶片上電極遮擋出光面積之下,致使出光量增加。該封裝制程要求物料品質(zhì),即基板鍍層、晶片電極,以及瓷嘴設(shè)計、金線材質(zhì)/線經(jīng)與制程參數(shù)。

　　由于節(jié)能燈發(fā)光效率、節(jié)能、壽命、體積及環(huán)保皆不及LED,再加上英國衛(wèi)生部發(fā)布關(guān)于節(jié)能燈的警告,打破節(jié)能燈將導(dǎo)致汞釋放的嚴(yán)重危險,并造成環(huán)境污染,因此盡管現(xiàn)階段LED價格競爭力不敵節(jié)能燈,后勢仍深具潛力。為加速LED普及,覆晶封裝技術(shù)將可望在市場中嶄露頭角,吸引各LED封裝廠爭相布局。

　　另值得關(guān)注的是,LED朝配置密集化的設(shè)計演進(jìn),激勵高導(dǎo)熱散熱基板需求,再加上LED基板邁向微型化,以及戶外照明和大型化產(chǎn)品對于可靠度要求更加嚴(yán)苛,因鋁基板微型化難度高、膨脹系數(shù)較高,遂使陶瓷基板與矽基板趁勢崛起,尤其矽基板產(chǎn)能從4寸升級至8寸晶圓,將有助于加速達(dá)成商品化目標(biāo)。

微型化/高導(dǎo)熱需求殷LED矽基板嶄露頭角

　　聚鼎科技技術(shù)處副理沙益安指出,聚鼎科技的鋁基板主要供貨給開發(fā)側(cè)光式LEDTV品牌大廠,增加散熱能力為首要采購要件。

　　聚鼎科技技術(shù)處副理沙益安表示,高導(dǎo)熱封裝技術(shù)可降低介面熱阻、提高熱傳系數(shù),因此LED基板的選擇至關(guān)重要,其中,鋁基板微型化不易,加上膨脹系數(shù)高達(dá)20ppm/K,故信賴度偏低,遂使陶瓷基板和矽基板需求興起。但因直接鍍銅基板(DPC)投入設(shè)備成本較高,且相較DPC,矽基板尺寸可更小,尤其產(chǎn)能快步提升后,生產(chǎn)成本降達(dá)75%。

　　矽基板主要代表廠商為普瑞光電(BridgELux),然該公司不諱言,旗下矽基板LED商品化仍需2~3年。Bridgelux已開發(fā)出每瓦135流明的矽基板LED,低運作電壓在350毫安培下,達(dá)2.9伏特。

　　現(xiàn)階段鋁基板在LEDTV領(lǐng)域仍為主流封裝技術(shù),國內(nèi)散熱膠片與鋁基板制造商聚鼎科技,已領(lǐng)先業(yè)界開發(fā)出卷對卷(R2R)式12W/mK散熱膠片制程,沙益安強(qiáng)調(diào),有別于其他競爭對手推出的濕式制程,聚鼎科技研發(fā)出無溶劑干式連續(xù)制程,不爆板且環(huán)保,已通過UL認(rèn)證,并獲得夏普(Sharp)等日系LEDTV品牌大廠采用。該公司預(yù)計于2011年再發(fā)布新款12瓦、2瓦的低成本鋁基板產(chǎn)品,以積極搶攻LED照明版圖。

　　除高導(dǎo)熱散熱基板之外,最新進(jìn)展同樣備受業(yè)界關(guān)注。隨著LED燈泡與節(jié)能燈的零售價格差距降至三倍,預(yù)期2013年,LED燈泡的市場滲透率將達(dá)10%,為迎合LED單價下滑趨勢,業(yè)者亦致力于縮減LED驅(qū)動IC方案成本,兼顧低整體物料清單(BOM)、高轉(zhuǎn)換效率的LED驅(qū)動IC產(chǎn)品線將輪番上陣。

標(biāo)榜低BOM/高效率LED驅(qū)力IC方案競出籠

　　意法半導(dǎo)體大中華暨南亞區(qū)工業(yè)ICS技術(shù)行銷專案經(jīng)理吳玉君認(rèn)為,市場持續(xù)成長,照明應(yīng)用后勢潛力驚人。

　　意法半導(dǎo)體(ST)大中華暨南亞區(qū)工業(yè)ICS技術(shù)行銷專案經(jīng)理吳玉君(圖4)表示,不同于標(biāo)準(zhǔn)隔離式(Isolated)LED驅(qū)動IC方案,意法半導(dǎo)體發(fā)表的初級側(cè)調(diào)節(jié)(PSR)高電壓LED驅(qū)動IC方案整合金屬氧化物半導(dǎo)體場效電晶體(MOSFET),并且毋需經(jīng)由(Optocoupler),以及定電流(CCController),故可降低BOM成本。

　　除此之外,此方案透過整合該公司開發(fā)的800伏特MOSFET,可提高LED驅(qū)動IC的穩(wěn)定度,且在低電負(fù)載時采用升壓(Boost)模式,以及具備掉電與電飽和偵測功能,將有助于LED發(fā)生故障時,減少使用的風(fēng)險,增加操作的安全性。另因采取準(zhǔn)諧振(Quasi-resonant)操作,所以可提高轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定度及電磁干擾()。

　　根據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)LEDinside預(yù)估,取代傳統(tǒng)照明為LED光源市場成長最快的應(yīng)用,2009~2014年年復(fù)合成長率(CAGR)高達(dá)92%,日本為率先崛起的市場。著眼于LED光源取代傳統(tǒng)照明市場規(guī)模驚人,早已是群雄競逐的商機(jī),尤其在流明數(shù)、發(fā)光效率、成本及尺寸迭有突破之下,可望加快LED光源的普及率,再透過眾多供應(yīng)鏈廠商資源挹注加持,將有利于做大市場大餅。