流明/效率/价格有突破　LED加速取代传统光源

    高电压LED技术持续演进之下，800流明LED球泡灯已然问世，再加上发光效率不断提升，以及覆晶封装技术加持下，LED光源无论流明数、发光效率、成本与体积均更具竞争力，可望加速取代传统光源，进一步扩大市场渗透率。

    各国白炽灯禁用与禁产的规范将自2011年陆续启动，东芝(Toshiba)、飞利浦(Philips)等发光二极体(LED)灯具大厂纷纷展开球泡灯部署，尤其在高电压(HV)LED技术迭有进展之下，LED晶片厂已成功开发出800流明球泡灯，且正积极研发1,000流明以上球泡灯，以加速抢攻60瓦白炽灯泡版图。

    取代60瓦白炽灯泡　LED晶片商800流明到位

    晶元光电研发中心氮化物研发群协理洪详竣预期，至2015年，全球超过50%的照明产值将由LED独占，为兵家必争的商机。

    随着各国禁用与禁产白炽灯的时程逐渐逼近，东芝、飞利浦、奇异(GE)、LEDON OLED Lighting等LED灯具大厂早已紧锣密鼓强化布局旗下的产品线，除了标榜长寿命、发光效率及价格优势之外，晶元光电研发中心氮化物研发群协理洪详竣表示，有鉴于成本为LED照明普及的关键，800流明球泡灯、每美元达1,000流明的封装、高电压LED及增加红光LED的暖白光LED将为大势所趋，因此成为LED晶片商戮力耕耘的技术重点。

    近期，飞利浦、东芝率先业界开发出800流明的LED球泡灯，以取代60瓦白炽灯泡，目标是在2011年达成售价40美元，以取代20美元的40瓦白炽灯泡，至2015年达成8美元的售价。洪详竣分析，为降低光电损失，未来LED灯具大厂势必朝超越1,000流明迈进。

    此外，洪详竣强调，观察冷白光和暖白光LED发光效率、价格演进，为加速LED取代白炽灯市占，每美元1,000流明的封装技术将势不可当，一旦顺利量产成功，冷白光LED将可达每千流明1美元，已为各LED晶片厂2015年的目标。预期至2012年，每美元500流明LED顺利量产后，将有助于扩大LED照明市场渗透率达30%。

    另值得关注的是高电压LED，相较于直流方案，高压电方案可减少发光效率下降，且采行更高效率的驱动器，加上不会出现交流电方案的故障弊病，以及制造成本低和生产容易性，将成为最容易达成高性价比LED灯泡的方案。洪详竣指出，高电压LED主要瞄准室内照明，将有利于简化LED与电源转换器的设计。

    现阶段，众多LED晶片商正试图藉由增加AIGalnP中的红光LED实现高演色性，洪详竣说明，相较于蓝光LED混合萤光粉的暖白光方案演色性达82%，混合红光LED的暖白光演色性可高达90%，因此将为市场主流。现今，红光LED发光效率已达每瓦180流明、蓝光LED已达每瓦162流明。

    另一方面，相较于传统LED封装技术，覆晶(Flip Chip)(又称倒晶)封装技术兼具良率高、导热效果强、出光量增加、薄型化等特点，因此逐渐在LED封装领域崭露头角，惟初期投资大、每小时产量(UPH)远较传统制程低，将为LED封装厂商戮力克服的开发挑战。

    覆晶封装露锋芒　投资成本/UPH考验倍增

    亿光电子研发三处副处长徐锡川表示，覆晶封装前景可期，吸引LED封装业者竞相导入。

    亿光电子研发三处副处长徐锡川表示，覆晶封装技术具备散热佳、出光面积增大、小型化及良率高的优势，因此逐步获得市场青睐，然囿于初期投资金额相当可观，加上UPH不及传统绑晶(Die+Wire Bond)制程，因此垫高技术进入门槛，同时也成为LED封装商积极克服的技术难题。

    虽然传统绑晶制程具有初期投资金额低、产能高及可沿用既有生产设备优点，却有散热不易、小型化封装良率难提升、需高温接合等缺陷。有别于传统LED封装的固晶方式，覆晶封装系将晶片直接翻转对位于基板上的金凸块(Bump)，再藉由外加能量达到固晶目的。该技术有助于缩短LED制程于高温烘烤时间，以减低物料热应力，且制程简化易于良率控管，此外，由于晶片所产生的热经由金凸块传导至基板上，故导热效果佳，以及去除晶片上电极遮挡出光面积之下，致使出光量增加。该封装制程要求物料品质，即基板镀层、晶片电极，以及瓷嘴设计、金线材质/线经与制程参数。

    由于节能灯发光效率、节能、寿命、体积及环保皆不及LED，再加上英国卫生部发布关于节能灯的警告，打破节能灯将导致汞释放的严重危险，并造成环境污染，因此尽管现阶段LED价格竞争力不敌节能灯，后势仍深具潜力。为加速LED普及，覆晶封装技术将可望在市场中崭露头角，吸引各LED封装厂争相布局。

    另值得关注的是，LED朝配置密集化的设计演进，激励高导热散热基板需求，再加上LED基板迈向微型化，以及户外照明和大型化产品对于可靠度要求更加严苛，因铝基板微型化难度高、膨胀系数较高，遂使陶瓷基板与矽基板趁势崛起，尤其矽基板产能从4寸升级至8寸晶圆，将有助于加速达成商品化目标。

    微型化/高导热需求殷　LED矽基板崭露头角 

    聚鼎科技技术处副理沙益安指出，聚鼎科技的铝基板主要供货给开发侧光式LED TV品牌大厂，增加散热能力为首要采购要件。

    聚鼎科技技术处副理沙益安表示，高导热封装技术可降低介面热阻、提高热传系数，因此LED基板的选择至关重要，其中，铝基板微型化不易，加上膨胀系数高达20ppm/K，故信赖度偏低，遂使陶瓷基板和矽基板需求兴起。但因直接镀铜基板(DPC)投入设备成本较高，且相较DPC，矽基板尺寸可更小，尤其产能快步提升后，生产成本降达75%。

    矽基板主要代表厂商为普瑞光电(Bridgelux)，然该公司不讳言，旗下矽基板LED商品化仍需2～3年。Bridgelux已开发出每瓦135流明的矽基板LED，低运作电压在350毫安培下，达2.9伏特。

    现阶段铝基板在LED TV领域仍为主流封装技术，国内散热胶片与铝基板制造商聚鼎科技，已领先业界开发出卷对卷(R2R)式12W/mK散热胶片制程，沙益安强调，有别于其他竞争对手推出的湿式制程，聚鼎科技研发出无溶剂干式连续制程，不爆板且环保，已通过UL认证，并获得夏普(Sharp)等日系LED TV品牌大厂采用。该公司预计于2011年再发布新款12瓦、2瓦的低成本铝基板产品，以积极抢攻LED照明版图。

    除高导热散热基板之外，LED驱动IC最新进展同样备受业界关注。随着LED灯泡与节能灯的零售价格差距降至三倍，预期2013年，LED灯泡的市场渗透率将达10%，为迎合LED单价下滑趋势，半导体业者亦致力于缩减LED驱动IC方案成本，兼顾低整体物料清单(BOM)、高转换效率的LED驱动IC产品线将轮番上阵。

    标榜低BOM/高效率　LED驱力IC方案竞出笼

    意法半导体大中华暨南亚区工业ICS技术行销专案经理吴玉君认为，高亮度LED市场持续成长，照明应用后势潜力惊人。

    意法半导体(ST)大中华暨南亚区工业ICS技术行销专案经理吴玉君(图4)表示，不同于标准隔离式(Isolated)LED驱动IC方案，意法半导体发表的初级侧调节(PSR)高电压LED驱动IC方案整合金属氧化物半导体场效电晶体(MOSFET)，并且毋需经由光耦合器(Optocoupler)，以及定电流控制器(CC Controller)，故可降低BOM成本。

    除此之外，此方案透过整合该公司开发的800伏特MOSFET，可提高LED驱动IC的稳定度，且在低电负载时采用升压(Boost)模式，以及具备掉电与电饱和侦测功能，将有助于LED发生故障时，减少使用的风险，增加操作的安全性。另因采取准谐振(Quasi-resonant)操作，所以可提高转换效率、稳定度及电磁干扰(EMI)。

    根据市调机构LEDinside预估，取代传统照明为LED光源市场成长最快的应用，2009～2014年年复合成长率(CAGR)高达92%，日本为率先崛起的市场。着眼于LED光源取代传统照明市场规模惊人，早已是群雄竞逐的商机，尤其在流明数、发光效率、成本及尺寸迭有突破之下，可望加快LED光源的普及率，再透过众多供应链厂商资源挹注加持，将有利于做大市场大饼。