流明/效率/價格有突破　LED加速取代傳統(tǒng)光源

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)、飛利浦(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

晶元光電研發(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。

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)、LEDON OLED Lighting等LED燈具大廠早已緊鑼密鼓強化布局旗下的產(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的暖白光LED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，為降低光電損失，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，且采行更高效率的驅(qū)動器，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LED燈泡的方案。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與電源轉(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)高演色性，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?，F(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(Flip Chip)(又稱倒晶)封裝技術(shù)兼具良率高、導(dǎo)熱效果強、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

億光電子研發(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+Wire Bond)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LED TV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%。[!--empirenews.page--]

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LED TV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LED TV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，LED驅(qū)動IC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，半導(dǎo)體業(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，高亮度LED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)由光耦合器(Optocoupler)，以及定電流控制器(CC Controller)，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(EMI)。

根據(jù)市調(diào)機構(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，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。