高壓led，是一種高功率LED，是LED生產(chǎn)廠家提供一種串聯(lián)好的小功率LED以集成的大功率LED芯片，它是集成LED中的一種。而就主要組件高功率白光LED技術(shù)來說，高壓LED發(fā)光效率的基本門坎要求達(dá)到100lm/W。
事實(shí)上，早在過去就有各種集成的LED，以不同數(shù)量的LED串并聯(lián)起來，得到各種不同功率和電壓的LED。最早推出集成LED是美國的普瑞公司，把很多小功率LED在基板上串并聯(lián)起來，以得到一顆大功率LED。高壓LED和這種集成LED的主要差別在于，高壓LED是全部串聯(lián)，而集成LED則是串并聯(lián)。
當(dāng)前市場上，關(guān)于高壓LED將主導(dǎo)LED照明市場的的呼聲一浪高過一浪，那么與低壓LED相比，高壓LED的優(yōu)勢和缺點(diǎn)是什么，它們又有著什么樣的區(qū)別?高壓LED是否真的取代今天的低壓LED，從而“主導(dǎo)未來的LED通用照明”呢?
企業(yè)力推功率節(jié)節(jié)升“高”
臺(tái)灣晶元光電，一直以來都是高壓LED的先行者。晶電是全球最早推出高壓LED，也是效率最好的廠商。從去年第二季度開始，晶電已開始成功量產(chǎn)高壓LED，并向各大照明廠送樣。目前，確定已打入全球三大照明廠供應(yīng)鏈，連通路商IKEA也開始采用，更提出了2011年“高壓LED”照明突破30%的目標(biāo)。
據(jù)晶電相關(guān)負(fù)責(zé)人透露，晶電最新的高壓暖白光LED產(chǎn)品發(fā)光效率可達(dá)120流明/瓦水準(zhǔn)，單一藍(lán)、紅之高壓芯片則可達(dá)130流明/瓦水準(zhǔn)，公司預(yù)計(jì)將于今年第二季到第三季間量產(chǎn)上市。
除此之外，今年6月，武漢迪源光電也在國內(nèi)率先推出HVLED芯片。由迪源光電自主開發(fā)的HV芯片量產(chǎn)光效已超過110lm/W，與迪源目前量產(chǎn)的DC大功率芯片相比，發(fā)光效率提高約10%，1000小時(shí)持續(xù)點(diǎn)亮光輸出功率衰減均小于2%。經(jīng)測試證明，HV芯片與DC大功率芯片具備同樣穩(wěn)定可靠的光電性能，達(dá)到同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。而HV高壓LED芯片，將成為迪源光電未來LED照明發(fā)展的一個(gè)重要方向。
隨著高壓LED需求的遞增，國內(nèi)外各地企業(yè)加緊投入，力求也能分一杯羹。2011年，高功率LED照明市場之競爭態(tài)勢將會(huì)愈趨激烈。
目前，Cree仍是照明LED技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者，并已于2010年底推出160lm/W產(chǎn)品，但價(jià)格相對(duì)偏高。繼歐司朗于2010年底推出136lm/W產(chǎn)品后，Nichias、晶電、璨圓也都在2011年第一季推出發(fā)光效率分別達(dá)133lm/W、110lm/W和100lm/W產(chǎn)品，打算與Cree競爭。據(jù)了解，日前LED磊晶晶電的高壓LED芯片成功打入國際LED照明大廠飛利浦供應(yīng)鏈，并從4月起大量出貨。
而在高壓LED中游封裝，企業(yè)也持續(xù)加碼。鑒于看好LED照明有加速導(dǎo)入各項(xiàng)終端應(yīng)用市場的發(fā)展趨勢，目前，艾笛森高功率LED產(chǎn)品線已切入歐洲地區(qū)通路商和大陸燈具模塊廠供應(yīng)鏈，并已在大陸東莞和揚(yáng)州地區(qū)擴(kuò)建高功率led封裝新產(chǎn)能，以有效滿足華東和華南兩地客戶的需求。其中，揚(yáng)州廠屬新的生產(chǎn)基地，總月產(chǎn)能規(guī)模至少將增至5千萬顆。
高低壓對(duì)比高壓優(yōu)勢凸顯
LED企業(yè)對(duì)高壓LED的持續(xù)熱情，也伴隨著高壓LED客戶的增加，相比之下，低壓LED芯片面臨著越來越難賣進(jìn)LED通用照明市場的危險(xiǎn)。
相比低壓LED，目前比較流行的說法是，高壓LED有兩大明顯競爭優(yōu)勢：第一，在同樣輸出功率下，高壓LED所需的驅(qū)動(dòng)電流大大低于低壓LED。第二，高壓LED可以大幅降低AC-DC轉(zhuǎn)換效率損失。
而針對(duì)這兩個(gè)優(yōu)勢，專家茅于海日前發(fā)布了文章做出反駁。他提出，優(yōu)勢一的說法是不成立的，因?yàn)楹纳⒐β实拇笮≈饕蒐ED的發(fā)光效率決定，而不是由其標(biāo)稱功率決定。標(biāo)稱功率不等于輸入功率。如果要決定散熱器的大小，應(yīng)當(dāng)是在同樣的發(fā)光效率來計(jì)算。而對(duì)于優(yōu)勢二，“實(shí)際上做過AC/DC恒流驅(qū)動(dòng)的人都知道，AC/DC轉(zhuǎn)換器的效率幾乎是和最后的輸出電壓沒有什么關(guān)系。可能變壓器次級(jí)的電流大了會(huì)增加一些銅損，但是這是很小的，還不至于影響到散熱器的設(shè)計(jì)。”
高壓技術(shù)難點(diǎn)散熱成關(guān)鍵
LED朝高功率發(fā)展，散熱問題尤為關(guān)鍵。隨著LED照明的需求日趨迫切，高功率LED的散熱問題逐漸受到重視，因?yàn)檫^高的溫度會(huì)導(dǎo)致LED發(fā)光效率衰減。LED運(yùn)作所產(chǎn)生的廢熱若無法有效散出，則會(huì)直接對(duì)LED的壽命造成嚴(yán)重的影響。因此，近年來高功率LED的散熱問題，成為LED照明行業(yè)研究的重要課題。
隨著LED朝著高功率方向的發(fā)展，導(dǎo)熱、散熱相關(guān)問題的解決也勢在必行，而解決此類問題的途徑也相當(dāng)多元化。針對(duì)大功率LED照明的散熱技術(shù)，各家公司也是各顯神通。
例如，臺(tái)灣的光海科技便擁有“COHS封裝散熱技術(shù)”。光海利用本身載板設(shè)計(jì)能力的優(yōu)勢，將LED直接封裝在高導(dǎo)熱性的銅基座上，銅的高導(dǎo)熱性就如同散熱器的角色，再加上以電路設(shè)計(jì)及自有工藝克服絕緣膜與銅材質(zhì)間的附著性問題，便發(fā)展出所謂的COHS技術(shù)(ChipsOnHeatSink)，并已擁有47項(xiàng)COHS相關(guān)專利。
除此之外，目前另一常見的散熱技術(shù)則是采用陶瓷基板。由于陶瓷基板的成本低廉，且具有與半導(dǎo)體有接近的熱膨脹系數(shù)與較高的耐熱能力，能有效地解決熱歪斜及高溫工藝問題。
基本上，LED散熱基板主要分為金屬與陶瓷基板。金屬基板以鋁或銅為材料，由于技術(shù)成熟，且具成本優(yōu)勢，目前為一般LED產(chǎn)品所采用。而陶瓷基板線路對(duì)位精確度高，為業(yè)界公認(rèn)導(dǎo)熱與散熱性能極佳的絕緣材料，是目前高功率LED散熱最適方案，雖然成本比金屬基板要高，但照明要求的散熱性及穩(wěn)定性高于筆記本電腦、電視等電子產(chǎn)品，因此，包括Cree、歐司朗、飛利浦及日亞等國際大廠，都使用陶瓷基板作為LED晶粒散熱材質(zhì)。
高壓趨勢明顯低壓或被取代?
隨著高壓LED需求和投入的持續(xù)旺盛，有人提出“今天的低壓LED將淡出未來的LED通用照明市場”，而高壓LED將“主導(dǎo)未來的LED通用照明”，事實(shí)是否真的如此呢?
茅于海認(rèn)為，高壓LED不失為一種具有特點(diǎn)的LED，它可以增加使用者的選擇。但并不會(huì)取代所有的低壓LED，由太陽能供電的燈具系統(tǒng)里，就是低壓直流的電源，當(dāng)然也就會(huì)直接采用低壓直流的LED了。所以各種LED都會(huì)存在，只是供給不同的場合。
同時(shí)，臺(tái)灣晶元光電副經(jīng)理謝明勛認(rèn)為，高功率LED和傳統(tǒng)小尺寸LED的設(shè)計(jì)上有許多相似之處，例如如何均勻地?cái)U(kuò)散電流、如何進(jìn)一步提高光萃取效率。但其最大的不同點(diǎn)在于熱的問題，為了使LED能在大功率操作下依舊保有高的可靠度，如何解決散熱是一項(xiàng)最重要的課題。因此，LED本身仍存在著一些問題尚待解決，包括成本、發(fā)光效率及散熱問題等。“在這些問題一一被排除的同時(shí)，晶電亦致力于開發(fā)LED的整合方案,讓未來LED的使用更簡單、更人性化。”
不可否認(rèn)的是，LED產(chǎn)品功率的節(jié)節(jié)升高，將在未來很長一對(duì)時(shí)間成為大勢所趨。
對(duì)于高壓LED的發(fā)展前景，晶元寶晨總經(jīng)理林依達(dá)指出：“實(shí)際上，世界幾大LED封裝廠、應(yīng)用廠商都對(duì)高壓LED較為看好，瑞豐光電、Cree都推出了高壓LED的封裝器件。在成品方面，高壓LED的電源設(shè)計(jì)比較容易、散熱也比較好處理，所以，未來它一定能在市場上占據(jù)很大的份額，當(dāng)然低壓LED也不會(huì)完全被取代，它也有它的應(yīng)用市場。”
