LED作为绿色光源,正越来越多地被融入到人们的生活当中,它的发展脱离不了人们对照明的需求。当LED作为一种全新的光源去取代上一代光源的时候,就必须比上一代光源具备更多的能够被人们接受的优点,这样,取代的机会才会更大。
相比于传统光源(比如荧光灯和白炽灯),LED在接近于理论转换效率时,要比传统光源的光效高出5-20倍。即使是现阶段的量产光效,其水平也在2-15倍之间,同时结合到其指向性的优点,此差距将会更大。由于发光原理的改变,其寿命也会比传统光源高出很多。此外,由于LED还具备对健康和环境无危害等一系列的优点,其在现阶段已被公认为是下一代最为合适的光源。
为什么需要LED模组化封装?
LED在现阶段被用作照明产品,最直接和最简单的应用莫过于用于替代(包含球泡灯与日光灯管的替代)。这相对来说也更容易被接受。除了节能以外,产品的外观和效果都没有明显的改变。当然,在照明产品越来越个性化的今天,灯及灯具本身已经逐渐演变成为了光的质量指标。不过,在LED拥有诸多优势的时候,其也会存在一些不易被人们广泛接受的因素,比如眩光与成本。对于大家更为习惯的灯具结构,由于LED在本质上存在着与传统光源的区别(比如指向性),所以如今再用传统灯具结构与之进行配合,其自身的特点将会被淹没在对现有灯具的简单取代之中。
举一个简单的例子:目前,市场上存在LED筒灯和LED球泡灯。在筒灯内需要放置光源,而对于传统的照明而言,球泡灯就已经属于一个光源。如果对应于当今的LED,球泡灯就已经属于一个灯具结构。我们需要思考的问题是:当一个LED球泡灯安装于传统灯筒内时,安装于LED球泡灯当中的光源能否直接被安装于筒灯结构之中?答案是肯定的。而且,其成本效应也会较LED球泡灯直接安装方式更优。但此类应用的问题在于,当一个非标的光源结构出现在消费者面前时,消费者可能无法进行简单的更换等。鉴于此种状况,目前摆在光源制造企业面前的一个问题是:什么是一个标准的光源结构?
我们对此问题给出的答案是:由封装的企业对光源进行模组化和标准化。只有将LED光源进行模组化和标准化,并且这一工作由目前的封装企业来完成,在整个取代过程当中,成本才会被最优化。以下将从几点方面来简单地描述模组LED在光源取代过程中的突出优势。
光源在可靠性方面的优势
作为
LED封装影响可靠性的前三大影响(热影响、静电影响、湿气影响)之一的热影响,是造成LED衰减的一个重要原因。以LED芯片适用的Arrhenius模型来看,LED的节温每增加10℃,LED自身的寿命将随之减少1半。
对于湿气影响而言,
LED模组结构的设计变化引起装配工艺随之发生改变,这样,将不再需要采用回流焊高温制程,从而可减少回流焊过程中的高温对封装材质的潜在破坏。与此同时,所使用的材质种类也将变少,这样可减少不同材质介面之间的水汽渗透,从而可减少其潜在的失效比率。因此,LED模组光源可使整个系统的寿命更加长久。
光电参数方面的优势
一般的元器件光源产品大都会采用LED蓝光芯片去激发不同的荧光粉,以得到较为饱和的光谱,从而提高光源的演色指数。但在目前阶段,由于普通红粉对于蓝光的激发效率很低,而且荧光体之间存在着相互吸收,所以在提升演色指数同时,光源的光效将会降到很低。而对于模组光源而言,在模组中植入色光芯片(比如红光、绿光等)可使整个光源的光谱变得饱和,从而实现较高的演色指数;另一方面,通过配合使用芯片与荧光粉,使芯片与荧光粉之间达到最佳的激发效率,可使光源的光效达到最大值(图2)。再利用模组光源当中的其他芯片,与最佳激发效率的白光混光,将得到在黑体线之上的纯正光色。因为色光芯片自身的光效要远高于荧光体受激发时的光效,所以,在消除荧光粉互相吸收的同时,可提高光源的演色性。从而,可使光源的光效与演色性同时得到提升。
成本方面的优势
目前,整个LED行业都在为降低成本而持续努力。目前大部分的应用厂商都采用贴片LED来组装各种灯具结构。正如前文所述,贴片LED相比于模组光源将采用更多的材质与制程,这些都是成本考虑的重要因素。在模组光源中,由于减少了很多贴片LED的材质(如铝基板、焊接材料),以及制程当中的费用,从而可以大幅降低LED的应用成本。