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LED照明灯具的成本问题
发布日期：2011-06-29
LED光源是否能全面进入照明领域，其光源的成本是最关键的，从目前看，不同LED产品，比传统产品的成本差价还有5~10倍，而且由于主要技术指标还要进一步提高，不断提出采用新结构、新材料、新技术、新工艺，这无疑给LED成本带来新的压力。根据美国SSL计划提出的要求，2015年达到集成价格2美元/klm。从目前的成本价位，要求成本每年平均下降20%，基本上可以达到上述指标，这是非常艰巨的任务，下面从二个层面提出几点降低成本的方法，供大家讨论。
　　1.规模化生产及提高成品率
　　采用自动化设备进行大规模生产，可大幅度提高生产效率、节省费用、降低成本。另外，采用工艺措施和质保体系的管理办法来提高成品率，同样是降低成本的好办法。
　　2.技术创新降低成本
　　要降低成本重点要从技术上进行创新，采用新结构、新技术、新材料、新工艺，既可提高LED性能指标，又可有效地大幅度降低成本，这是努力的方向，以下介绍几个办法。
　　（1）外延芯片降低成本办法
　　从现阶段来看，LED芯片的成本占LED光源的比例是较高的，要重点从外延芯片上下功夫降低成本，介绍四个具体办法。
　　其一，增大外延片面积：外延生长的园片面积，从目前采用2寸及部分4寸已瞄准目标向6寸进军，虽然外延芯片面积增大，在技术上要克服片子的均匀性、龟裂、变形等出现的新问题，但降低成本非常显着。另外，生产MOCVD的厂家目前还正在研发8寸圆片的设备。
　　其二，改进外延生长：Veeco亚洲总裁王克扬介绍从MOCVD的良品、工艺、架构着手，具体对平均无故障间隔时间（MTBF），平均清洁间隔时间（MTBC）、平均修复时间（MTTR）这三种时间进行改进，以及设备间匹配性和线上工艺控制，可提高产量，使外延片的成本从2009年的1美元/cm2降至2014年的0.2美元/cm2。
　　其三，增加电流密度：国外几个主要公司均在研发增加LED正向电流的电流密度，来提高单颗功率LED发光的光通量，以达到同样照度时而减少LED的数量，当然会牺牲部分光效，如果从目前正向电流350mA增到2A时，光通量可增加4~5倍，成本将大幅度下降。当然还要解决结温耐热性、封装材料耐热性及散热等新问题。
　　其四，降低开启电压VF：目前GaN开启电压VF的典型值为3.3V，国外正在研发降低VF值，如果达2.8V之内，当输入功率降低时可获得同样的光通量（光效），即能效提高，节约成本。
　　（2）LED封装
　　改进LED封装工艺，采用新结构、新材料、新工艺，提高LED封装成品率，降低LED封装成本，是封装企业始终努力的目标。现另介绍一些降低封装成本的办法。
　　其一，封装材料与芯片分开，制作封装材料透镜、荧光粉薄膜等，与芯片隔开进行封装，此方法工艺简单、散热较好，产品性能的稳定性、均匀性较好，可提高封装器件的可靠性，而且封装的成本也较低，是器件封装的主要方向之一。
　　其二，采用COB 封装形式，即LED多芯片集成封装。有报道称，采用COB封装，可降低封装成本30%，但要解决好封装的出光效率和散热问题。
　　（3）LED灯具
　　LED灯具包含散热体的成本占LED照明产品的比例也是较高的，为降低灯具成本，可以从二方面考虑。
　　其一，灯具含散热体的设计合理，减少材料浪费。选用合适的材料，既有较好的机械性能和散热性能，又要合理的性价比。
　　其二，模块化灯具，即将LED芯片、驱动电源和散热体等封装在一起成模块单元，进行标准化生产。根据不同灯具要求，可采用模块单元组合装配。这种模块化装配方式可极大地降低制造成本。但要解决好能效和散热的新问题。
　　要使LED光源全面进入照明领域，目前急需解决的是LED照明灯具系统可靠性和降低成本的二大问题。通过上述分析，从LED灯具各组成的环节部分，即外延芯片、器件封装、驱动电源、散热、灯具等来看，必须分别进行可靠性设计、试验，各自达到可靠性指标，才能保障系统可靠性，使LED灯具寿命达3.5万小时。在降低成本方面，认真做好提高成品率、规模化生产的同时，重点在技术创新，特别在外延芯片、器件封装、灯具设计上要不断改进创新，使LED灯具成本能大幅度降低，并于2015年之前，实现LED照明灯具销售价在15元/klm之内。
 

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