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LED照明燈具的成本問(wèn)題

作者: 時(shí)間:2011-06-28 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

光源是否能全面進(jìn)入領(lǐng)域,其光源的成本是最關(guān)鍵的,從目前看,不同產(chǎn)品,比傳統(tǒng)產(chǎn)品的成本差價(jià)還有5~10倍,而且由于主要技術(shù)指標(biāo)還要進(jìn)一步提高,不斷提出采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)、新工藝,這無(wú)疑給成本帶來(lái)新的壓力。根據(jù)美國(guó)SSL計(jì)劃提出的要求,2015年達(dá)到集成價(jià)格2美元/klm。從目前的成本價(jià)位,要求成本每年平均下降20%,基本上可以達(dá)到上述指標(biāo),這是非常艱巨的任務(wù),下面從二個(gè)層面提出幾點(diǎn)降低成本的方法,供大家討論。

  1.規(guī)模化生產(chǎn)及提高成品率

  采用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn),可大幅度提高生產(chǎn)效率、節(jié)省費(fèi)用、降低成本。另外,采用工藝措施和質(zhì)保體系的管理辦法來(lái)提高成品率,同樣是降低成本的好辦法。

  2.技術(shù)創(chuàng)新降低成本

  要降低成本重點(diǎn)要從技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新,采用新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料、新工藝,既可提高LED性能指標(biāo),又可有效地大幅度降低成本,這是努力的方向,以下介紹幾個(gè)辦法。

 ?。?)外延芯片降低成本辦法

  從現(xiàn)階段來(lái)看,LED芯片的成本占LED光源的比例是較高的,要重點(diǎn)從外延芯片上下功夫降低成本,介紹四個(gè)具體辦法。

  其一,增大外延片面積:外延生長(zhǎng)的園片面積,從目前采用2寸及部分4寸已瞄準(zhǔn)目標(biāo)向6寸進(jìn)軍,雖然外延芯片面積增大,在技術(shù)上要克服片子的均勻性、龜裂、變形等出現(xiàn)的新問(wèn)題,但降低成本非常顯著。另外,生產(chǎn)MOCVD的廠家目前還正在研發(fā)8寸圓片的設(shè)備。

  其二,改進(jìn)外延生長(zhǎng):Veeco亞洲總裁王克揚(yáng)介紹從MOCVD的良品、工藝、架構(gòu)著手,具體對(duì)平均無(wú)故障間隔時(shí)間(MTBF),平均清潔間隔時(shí)間(MTBC)、平均修復(fù)時(shí)間(MTTR)這三種時(shí)間進(jìn)行改進(jìn),以及設(shè)備間匹配性和線上工藝控制,可提高產(chǎn)量,使外延片的成本從2009年的1美元/cm2降至2014年的0.2美元/cm2。

  其三,增加電流密度:國(guó)外幾個(gè)主要公司均在研發(fā)增加LED正向電流的電流密度,來(lái)提高單顆功率LED發(fā)光的光通量,以達(dá)到同樣照度時(shí)而減少LED的數(shù)量,當(dāng)然會(huì)犧牲部分光效,如果從目前正向電流350mA增到2A時(shí),光通量可增加4~5倍,成本將大幅度下降。當(dāng)然還要解決結(jié)溫耐熱性、封裝材料耐熱性及散熱等新問(wèn)題。

  其四,降低開(kāi)啟電壓VF:目前GaN開(kāi)啟電壓VF的典型值為3.3V,國(guó)外正在研發(fā)降低VF值,如果達(dá)2.8V之內(nèi),當(dāng)輸入功率降低時(shí)可獲得同樣的光通量(光效),即能效提高,節(jié)約成本。

 ?。?)LED封裝

  改進(jìn)LED封裝工藝,采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝,提高LED封裝成品率,降低LED封裝成本,是封裝企業(yè)始終努力的目標(biāo)?,F(xiàn)另介紹一些降低封裝成本的辦法。

  其一,封裝材料與芯片分開(kāi),制作封裝材料透鏡、熒光粉薄膜等,與芯片隔開(kāi)進(jìn)行封裝,此方法工藝簡(jiǎn)單、散熱較好,產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性、均勻性較好,可提高封裝器件的可靠性,而且封裝的成本也較低,是器件封裝的主要方向之一。

  其二,采用COB 封裝形式,即LED多芯片集成封裝。有報(bào)道稱(chēng),采用COB封裝,可降低封裝成本30%,但要解決好封裝的出光效率和散熱問(wèn)題。

 ?。?)LED

  LED包含散熱體的成本占LED產(chǎn)品的比例也是較高的,為降低成本,可以從二方面考慮。

  其一,燈具含散熱體的設(shè)計(jì)合理,減少材料浪費(fèi)。選用合適的材料,既有較好的機(jī)械性能和散熱性能,又要合理的性?xún)r(jià)比。

  其二,模塊化燈具,即將LED芯片、驅(qū)動(dòng)電源和散熱體等封裝在一起成模塊單元,進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。根據(jù)不同燈具要求,可采用模塊單元組合裝配。這種模塊化裝配方式可極大地降低制造成本。但要解決好能效和散熱的新問(wèn)題。

  要使LED光源全面進(jìn)入領(lǐng)域,目前急需解決的是LED照明燈具系統(tǒng)可靠性和降低成本的二大問(wèn)題。通過(guò)上述分析,從LED燈具各組成的環(huán)節(jié)部分,即外延芯片、器件封裝、驅(qū)動(dòng)電源、散熱、燈具等來(lái)看,必須分別進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)、試驗(yàn),各自達(dá)到可靠性指標(biāo),才能保障系統(tǒng)可靠性,使LED燈具壽命達(dá)3.5萬(wàn)小時(shí)。在降低成本方面,認(rèn)真做好提高成品率、規(guī)?;a(chǎn)的同時(shí),重點(diǎn)在技術(shù)創(chuàng)新,特別在外延芯片、器件封裝、燈具設(shè)計(jì)上要不斷改進(jìn)創(chuàng)新,使LED燈具成本能大幅度降低,并于2015年之前,實(shí)現(xiàn)LED照明燈具銷(xiāo)售價(jià)在15元/klm之內(nèi)。

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