2008-02-18 08:28 | 只看楼主
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LED新应用带动封装基板新革命（一）

摘要

        LED， 从早期传统的砲弹封装，发展到现在的平板型封装，已经历多年演化，运用在传统的电子零组件或最新型显示器，LED 俨然是个不可或缺的角色。LED 基本发光原理是利用电子能阶迁移，释放出能量、产生光，最简单的构造是将发光层夹于正负极，导电透过电子能阶让发光层发量。 关键词：LED，砲弹封装，平板型封装
前言：

        LED 自发明以来，时至今日，已深入生活各个角落，因LED 本身各方面优势，使传统发光元件正逐一被LED 所取代，目前市场正积极导入室内用照明区块。
本文：
        LED， 从早期传统的砲弹封装，发展到现在的平板型封装，已经历多年演化，运用在传统的电子零组件或最新型显示器，LED 俨然是个不可或缺的角色。LED 基本发光原理是利用电子能阶迁移，释放出能量、产生光，最简单的构造是将发光层夹于正负极，导电透过电子能阶让发光层发量。

图说：传统型态与新形态各异，使用的层面也不同。（资料来源：http://www.liteon.com/）




    图说：在阳极与阴极施加直流电时，电子（＋） 和电洞（－） 便会在发光层开始会合，并且互相配对结合，透过这种结合，发光层可获得能量，但是此种能量并不稳定，于是又再返回基本的“ 基底状态” ，而再返回基底状态的过程，便发出光亮。（资料来源：http://www.liteon.com/）
    制程方面，大体上可分为3 步骤，前处理、成膜、封装。前处理着重基板处理，成膜工程则是分别镀上不同的膜，此阶段可决定LED 成品的发光属性，最后封装是将基板切割，成为不同型态晶粒。封装的内部也有着不同的型态，有的是采单一晶粒，有的是用多粒晶粒，由于目前并没有制式的规范，各家厂商在开发制造是以应用作考量，例如:所需的颜色、发光的强度、大小尺寸…等。
    厂商一旦设定好所需颜色，就会选用适当晶粒，再视内部晶粒封装方式弹性选择搭配方法，像是简单的导线封装或是COB 封装（chip on board），再搭配不同散热性质的基板，像是选择亮度、色度足够？或是散热优先？，如此一来，符合期待的产品就产生了。当市场需要高功率、高亮度、柔和的室内白光源，同样类似的流程就会再跑数次，以期望找到最适化的产品，一旦某个环节达不到客户需求，就会针对该部分重新研究发展。


    图说：在基板镀上各层属性不同的膜，切割成晶粒，封装即可依需求组装成品。（资料来源： http://www.liteon.com/）
LED 发出的光，具有指向性，而且是有高纯度的单色光，这2 项特点让使用方式与传统光源有明显差异，例如用于单色指示灯使用时，不需透过特殊配色滤镜，即可直接输出纯色光，节省50% 以上能源。而指向性光源，在设计灯具时，也较传统灯具略为不同，实务应用有时可以省略一些反射材料，达到节省、环保目的。
    目前LED 几大厂各自掌握一些核心技术与专利，日亚化学拥有白光专利、飞利浦Lumileds 拥有红光专利，制造厂对专利问题都谨慎处理，一不小心诉讼官司就会缠身。
      RGB 3 色光开发成功，让LED 也正式跨足全彩光谱领域，除了透过三色光混出白色光源，也可以利用三色LED 制造出显示器和户外大型看板。在研发过程中，在Lumileds 任职的Roland Haitz 曾提出LED 每隔18-24 个月，亮度就会提高一倍的理论，而实际上LED 亮度早已超越此项理论，使高亮度LED 照明可以提早为人类所服务。
台湾LED 的市场与未来方向
    台湾的LED 产量占世界第一，不但是许多大厂的代工厂，本身也推出许多商品，可与市场应用接轨。电子零件上的用途、显示器的背光用途、或是直接拿来当作显示器、都是已经商化的产品，高功率的LED 陆续发表后，取代照明市场是下一个LED 所扮演的重要角色。在市场应用中，将LED 用于手机背光光源用途，曾出现过高峰需求，而这个高峰期也打开LED 的各式应用层面，增加了不少的商机，及材料上的不可取代性。
    在未来，车用、显示器、各种号志灯、照明、或是其它照明器材，都有机会再创下波应用高峰，其中最令人期待的应用高峰，应是用于显示器及照明用途，目前各大厂都极度看好这2 区块的前景，也加紧脚步布局开发新品因应。就LED 汽车应用来说，目前仍以车内用途为最大宗，如用于仪表板、阅读灯...等，而车尾指示灯的使用率也逐渐增加中，在2007 年LEXUS 与AUDI 也推出了以LED 作车头灯的车款，但这块应用领域，国内还在摸索阶段。

图说：LED 有机会可取代所有车用传统灯源。（ 资料来源：http://www.eclife.com.tw/）



图说：LEXUS 利用复眼式LED 作为车头灯。（资料来源：http://lexus.jp/）
          LED 显示器的背光源可大致分2 大类，1 是利用白光LED 光源、另1 类是利用彩色光源混成白光。
    目前的技术层面，白光LED 的发光效率较佳，目前普遍用于显示器的背光用途，因LED 体积小、不占空间，未来有机会全面替代冷阴极管；而利用彩色LED 混光的背光方式，多用于高阶显示器，以强化萤幕画质。

图说：LED 背光有许多优点，在高阶的显示器产品上，目前有以LED 背光取代传统冷阴极管的趋势。（ 资料来源：http://www.samsung.com/）
    而照明市场形态与显示器相仿，虽然强调高亮度、高功率，也多以纯白光为主，但设计师或是终端客户要求演色性或是柔和感，仍会采用多色混色成的白光光源，达到所需效果。
    在下游厂商切入的角度面来看，显示器和照明应用是壁垒分明的2 大领域，而照明区域也区分成装潢或纯照明，小型厂商不愿意投入大量资金切入高功率的系统发展，而比较倾向大型工程的装潢，如营业用看板或是建筑物外观，从中间获取较大利益。而中上游厂商则对纯照明用途抱持着积极态度，开发出更贴近传统灯具的LED 模组，以期望市场需求增加时，有足够的技术以及产能，满足消费者需求。
    由于发光特性与传统灯具不同，消费者或是终端用户，会习惯性用传统光源概念去检视LED 新商品，设计或是宣传销售上，厂商必须把未来在市场的可能性加以考量，以便更快的打入市场。
高功率LED 的用途与需求
    目前市面上看到LED 类型，不外乎是电子零件、广告看板、户外大型显示、及室内情境式装潢，真正作为照明用途者非常少，原因在于真正作为照明需求，所需光的质与量，比一般的LED 能办到的要高出许多。
    光线用于照明需求大略可分3 种，首先讲求的是光强度、其次是演色性、最后即是光照的均匀度。
    光的强度足够：才能够远距离的辨识物体，但国内LED 厂商对于这部分会以lm/W 作基本表示，相对于大家熟悉的烛光反而不使用，原因在于发光的类型截然不同。
    演色性佳：可以感受灯光带来的舒适感，所得演色性是指物体在太阳光下所呈现得正常颜色，以百分比作基准，Ra-100 为100% 也就是正常得太阳光源下的表现。
高亮度：LED 目前最常用得技术是蓝色发光层发出的白光，强度够，但演色性不良，新的技术是利用黄色发光层，发出演色性 表现更佳的光源，但这部分牵涉到专利，多数厂商会选用R、G、B 三色混光，达到最佳的表现效果。
    光照的均匀度够，像在室内就可让整个空间明亮表现均衡，而以上的3 点正是当前高功率LED 最重要的研发课题。目前各家厂商都致力发展高功率的LED 产品，虽然已有许多新的成就，但随着功率提高，散热问题势必是第一个面临到的关卡。


                                                                                            来源：中华液晶网