LED照明简介
1、LED照明产品
在爱迪生1879年发明碳丝白炽灯后，照明技术便进入了崭新的时代。回顾20世纪的照明史，荧光灯、汞灯、高/低压钠灯、金属卤化物灯、紧凑型荧光灯、高频无极荧光灯以及微波硫灯等新光源层出不穷。白炽灯从其问世的那一天起就带有先天性缺陷，钨丝加热耗电大，灯泡易碎，而且容易使人触电。荧光灯虽说比白炽灯节电节能，但对人的视力不利，灯管内的汞有害于人体和环境。真正引发照明技术发生质变的还是LED。与传统照明技术相比，LED的最大区别是结构和材料不同，它是一种能够将电能转化为可见光的半导体，上下两层装有电极，中间有导电材料，可以发光的材料在两电极的夹层中，光的颜色根据材料性质的不同而有所变化。
LED属于全固体冷光源，体积更小，质量更轻，结构更坚固，而且工作电压低，实用寿命长。按照通常的光效定义，LED的发光效率并不高，但由于LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，效率可达80%~90%。而同等光效的白炽灯的可见效率仅为10%~20%，单体LED的功率一般为0.05~1W，通过集群方式可以满足不同需求。
LED作为一种新型的绿色产品，必然是未来发展的趋势，21世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。
2、LED光源特点
(1) 新型绿色环保光源：LED运用冷光源，眩光小，无辐射，实用中不产生有害物质。LED的工
作电压低，采用直流驱动方式，超低功耗，电光功率转换近100%，在相同照明效果下比传统光源节能80%以上。LED的环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，而且废弃物可回收，没有污染，不含汞元素，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。
(2) 寿命长：LED作为固体冷光源, 环氧树脂封装，抗震动，灯体内也没有松动的部件,不存在灯
丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万-10万小时，是传统光源使用寿命的10倍以上。LED性能稳定，可在-30℃——50℃环境下正常工作。
(3) 多变换：LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机的控制下使用三种颜色具有256
级灰色并任意混合，即可产生256×256×256（16777216）种颜色，形成不同光色的组合。LED组合的光色变化多端，可实现丰富多彩的动态变化效果及各种图象。
(4) 高新技术：与传统光源的发光效果相比，LED光源是低压微笑电子产品，成功地融合了计算机
技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等。传统LED灯中使用的芯片尺寸为0.25mm×0.25mm，而照明用的LEDDE 尺寸为1.0mm×1.0mm以上。LED裸片成型的工作台式结构、倒金字塔结构和倒装芯片设计能够改善其发光效率，从而发出更多的光。LED封装设计方面的革新包括高传导率金属块基底、倒装芯片设计和裸盘浇铸式引线框等，采用这些方法都能设计出高效率、低热阻的器件，而且这些器件的照度比传统LED产品的照度更大。
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目前状况
9月6日，比亚迪正式亮相光博会，此举标志着比亚迪布局LED 产业战略计划的重要开始。比亚迪方面表示，未来比亚迪将在LED产业的发展方面投入高达数十亿元，并包括LED所有材料的研发和上游芯片环节。LED产业正在吸引越来越多的企业加入其中，但是在混战之中，中国企业的机会究竟几何?
“你不要以为城市很先进，才能用上LED灯。在蒙古包里也用太阳能LED灯，旁边就吊着驴肉、马肉。”科锐(纳斯达克：Cree)中国区总经理唐国庆善于发现细节，他的另一身份是中国照明 电器协会半导体照明专业委员会主任，其对中国LED市场前景的乐观态度有数据为证。在LED全彩屏、LED交通信 号灯、太阳能LED灯以及LED景观照明的产量上，我国目前都已是世界第一。
LED市场的增长趋势
LED即发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态半导体器件，主要特点是绿色、节能。中国节能灯 占据全球70%的份额，但半导体照明只占整个市场的1%，所以仅节能灯一项便有庞大的发展空间。预计到2010年我国LED销售 产值将突破1500亿元，这一数据是2008年的两倍，并以每年30%的速度高速增长。未来15年，中国的LED产业市场和中国出口市场预计可做到5万亿元左右。
庞大的中国LED市场，带来了两种高增长，一类是外资巨头业绩大增，另一类是中国涉足LED的企业与日俱增。科锐与日亚、欧司朗、飞利浦等并称全球四大LED芯片巨头，刚刚公布的截至2010年6月30日的年报预估数据显示，其2010财年营收达到8.5亿美元，同比增长53%;净利润增长402%至1.523亿美元。获得增长的也不仅是科锐，飞利浦今年第二季度财报显示，净利润为2.62亿欧元(约合3.40亿美元)，去年同期仅为4500万欧元。飞利浦不忘强调，利润大增是由于照明和消费电子 产品部门的销售业绩强势增长。
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中国及亚洲地区的LED市场增长，是这些外资企业获得增长的最大动力。2010财年，科锐亚洲市场营收占其总营收约2/3，其在中国内地以及香港地区的营收增长高达100%。科锐已计划将LED产业重点转移到中国，该公司2010年约1.67亿美元的投资绝大部分将在中国使用。
与外资巨头高质量的业绩增长相比，中国企业的庞大军团有种“外强中干”的味道。目前国内仅LED照明企业就有三四千家，品种涵盖了家居 、商照、电工等各个领域。但是多集中在中下游产业链，具备LED芯片生产能力的企业仅62家，即便算上有大规模封装能力的企业，布局产业链中上游的也不过几百家。而LED的利润在产业链上的比重分布，LED外延片与芯片约占70%，LED封装约占10%~20%，LED应用大概也占10%~20%。
业内人士认为，中国LED企业在技术上与欧美日顶尖企业尚有3~5年的差距。很多LED企业都在依靠政府补贴完成利润的增长。政府确实在推动LED产业上不遗余力，2009年初科技部推出“十城万盏”半导体照明应用示范城市方案，涵盖北京、深圳等21个国内发达城市;地方政府也加入其中，比如东莞市政府把LED产业定为“战略性新兴产业”并融入到东莞的“五年倍增”(五年内产值翻一番)计划之中。有人曾激烈地指出，刚刚上市的国内LED企业乾照光电光鲜的增长速度就是得益于政府补贴，2007年至2009年，其收到政府补助分别为180万元、868.86万元、3712.04万元。
政府的大力推动导致了目前国内的应用多是政府采购，没有真正进入民用领域，所以市场需求非常小。一面是因此不断加大的中国LED企业军团，一面是核心技术受制于人。这与中国液晶产业是何等地相似!
国家发改委出台了产业指导意见，要求到2015年，国产芯片市场占有率达到70%。寄希望政府去帮助中国LED企业剔除繁华背后的阴影，对这样庞大的产业来说，应该是最好的解决途径之一。
led封装
LED（发光二极管）封装是指发光芯片的封装，相比集成电路封装有较大不同。LED的封装不仅要求能够保护灯芯，而且还要能够透光。所以LED的封装对封装材料有特殊的要求。 目录
1 产品封装结构类型 2 引脚式封装 3 表面贴装封装 4 功率型封装 LED封装技术介绍 编辑本段简介 LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而LED封装则是完成输出
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电信号，保护管芯正常工作，输出：可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及 LED封装 技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于LED。 LED的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高LED的内、外部量子效率。常规Φ5mm型LED封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作用：保护管芯等不受外界侵蚀；采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂)，起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相关太大，致使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提高管芯的光出射效率。用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。若采用尖形树脂透镜，可使光集中到LED的轴线方向，相应的视角较小；如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。 一般情况下，LED的发光波长随温度变化为0．2-0．3nm／℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。另外，当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高1℃，LED的发光强度会相应地减少1％左右，封装散热；时保持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其驱动电流的办法，降低结温，多数LED的驱动电流限制在20mA左右。但是，LED的光输出会随电流的增大而增加，目前，很多功率型LED的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A级，需要改进封装结构，全新的LED封装设计理念和低热阻封装结构及技术，改善热特性。例如，采用大面积芯片倒装结构，选用导热性能好的银胶，增大金属支架的表面积，焊料凸点的硅载体直接装在热沉上等方法。此外，在应用设计中，PCB线路板等的热设计、导热性能也十分重要。 进入21世纪后，LED的高效化、超高亮度化、全色化不断发展创新，红、橙LED光效已达到100Im／W，绿LED为501m／W，单只LED的光通量也达到数十Im。LED芯片和封装不再沿龚传统的设计理念与制造生产模式，在增加芯片的光输出方面，研发不仅仅限于改变材料内杂质数量，晶格缺陷和位错来提高内部效率，同时，如何改善管芯及封装内部结构，增强LED内部产生光子出射的几率，提高光效，解决散热，取光和热沉优化设计，改进光学性能，加速表面贴装化SMD进程更是产业界研发的主流方向。 编辑本段1 产品封装结构类型 自上世纪九十年代以来，LED芯片及材料制作技术的研发取得多项突破，透明衬底梯形结构、纹理表面结构、芯片倒装结构，商品化的超高亮度(1cd以上)红、橙、黄、绿、蓝的LED产品相继问市，如表1所示，2000
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年开始在低、中光通量的特殊照明中获得应用。LED的上、中游产业受到前所未有的重视，进一步推动下游的封装技术及产业发展，采用不同封装结构形式与尺寸，不同发光颜色的管芯及其双色、或三色组合方式，可生产出多种系列，品种、规格的产品。
LED产品封装结构的类型如表2所示，也有根据发光颜色、芯片材料、发光亮度、尺寸大小等情况特征来分类的。单个管芯一般构成点光源，多个管芯组装一般可构成面光源和线光源，作信息、状态指示及显示用，发光显示器也是用多个管芯，通过管芯的适当连接(包括串联和并联)与合适的光学结构组合而成的，构成发光显示器的发光段和发光点。表面贴装LED可逐渐替代引脚式LED，应用设计更灵活，已在LED显示市场中占有一定的份额，有加速发展趋势。固体照明光源有部分产品上市，成为今后LED的中、长期发展方向。
编辑本段2 引脚式封装
LED脚式封装采用引线架作各种封装外型的引脚，是最先研发成功投放市场的封装结构，品种数量繁多，技术成熟度较高，封装内结构与反射层仍在不断改进。标准LED被大多数客户认为是目前显示行业中最方便、最经济的解决方案，典型的传统LED安置在能承受0．1W输入功率的包封内，其90％的热量是由负极的引脚架散发至PCB板，再散发到空气中，如何降低工作时pn结的温升是封装与应用必须考虑的。包封材料多采用高温固化环氧树脂，其光性能优良，工艺适应性好，产品可*性高，可做成有色透明或无色透明和有色散射或无色散射的透镜封装，不同的透镜形状构成多种外形及尺寸，例如，圆形按直径分为Φ2mm、Φ3mm、Φ4．4mm、Φ5mm、Φ7mm等数种，环氧树脂的不同组份可产生不同的发光效果。花色点光源有多种不同的封装结构：陶瓷底座环氧树脂封装具有较好的工作温度性能，引脚可弯曲成所需形状，体积小；金属底座塑料反射罩式封装是一种节能指示灯，适作电源指示用；闪烁式将CMOS振荡电路芯片与LED管芯组合封装，可自行产生较强视觉冲击的闪烁光；双色型由两种不同发光颜色的管芯组成，封装在同一环氧树脂透镜中，除双色外还可获得第三种的混合色，在大屏幕显示系统中的应用极为广泛，并可封装组成双色显示器件；电压型将恒流源芯片与LED管芯组合封装，可直接替代5—24V的各种电压指示灯。面光源是多个LED管芯粘结在微型PCB板的规定位置上，采用塑料反射框罩并灌封环氧树脂而形成，PCB板的不同设计确定外引线排列和连接方式，有双列直插与单列直插等结构形式。点、面光源现已开发出数百种封装外形及尺寸，供市场及客户适用。
LED发光显示器可由数码管或米字管、符号管、矩陈管组成各种多位产品，由实际需求设计成各种形状与结构。以数码管为例，有反射罩式、单片集成式、单条七段式等三种封装结构，连接方式有共阳极和共阴极两种，一位就是通常说的数码管，两位以上的一般称作显示器。反射罩式具有字型大，用料省，组装灵活的混合封装特点，一般用白色塑料制作成带反射腔的七段形外壳，将单个LED管芯粘结在与反射罩的七个反射腔互相对位的PCB板上，每个反射腔底部的中心位置是管芯形成的发光区，用压焊方法键合引线，在反射罩内滴人环氧树脂，与粘好管芯的PCB板对位粘合，然后固化即成。反射罩式又分为空封和实封两种，前者采用散射剂与染料的环氧树脂，多用于单位、双位器件；后者上盖滤色片与匀光膜，并在管芯与底板上涂透明绝缘胶，提高出光效率，一般用于四位以上的数字显示。单片集成式是在发光材料晶片上制作大量七段数码显示器图形管芯，然后划片分割成单片图形管芯，粘结、压焊、封装带透镜(俗称鱼眼透镜)的外壳。单条七段式将已制作好的大面积LED芯片，划割成内含一只或多只管芯的发光条，如此同样的七条粘结在数码字形的可伐架上，经压焊、环氧树脂封装构成。单片式、单条式的特点是微小型化，可采用双列直插式封装，大多是专用产品。LED光柱显示器在106mm长度的线路板上，安置101只管芯(最多可达201只管芯)，属于高密度封装，利用光学的折射原理，使点光源通过透明罩壳的13-15条光栅成像，完成每只管芯由点到线的显示，封装技术较为复杂。
半导体pn结的电致发光机理决定LED不可能产生具有连续光谱的白光，同时单只LED也不可能产生两种以上的高亮度单色光，只能在封装时借助荧光物质，蓝或紫外LED管芯上涂敷荧光粉，间接产生宽带光谱，合成白光；或采用几种(两种或三种、多种)发不同色光的管芯封装在一个组件外壳内，通过色光的混合构成白光LED。这两种方法都取得实用化，日本2000年生产白光LED达1亿只，发展成一类稳定地发白光的产品，
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