分析怎樣提高LED照明的可靠性
隨著藍光和白光發(fā)光二極管(LED)在1990年大舉邁向實用化階段后,無論是利用LED所進行的全彩顯示,或是在近年來社會大眾對節(jié)能議題所展現的高度重視下,LED所普及到的智能手機、個人電腦(PC)、電視背光、照明、白色家電產品或交通號誌等多樣化的產品應用領域愈來愈廣。為滿足市場需求,業(yè)界針對各種產品系列,包括能夠實現高演色性與高可靠性的照明用LED、以PICOLED為代表產品的小型薄型LED,以及車用客製化色彩LED等傾注了相當的研發(fā)資源。
照明用白光LED產值急速成長
受到世界節(jié)能趨勢以及日本東北大地震所引發(fā)的節(jié)能意識高漲,日本市場對于照明用白光LED的需求量大增,促使LED照明市場產值正不斷急遽成長,然而,若要讓照明光源完全從傳統(tǒng)的白熾燈泡照明方式轉換為LED照明,在產品特性上仍有些亟待解決的問題存在,其中,業(yè)界研發(fā)重點尤以LED燈的高演色性與高可靠性為主,以下將分別就業(yè)者針對高Ra值與發(fā)光效率的技術做分享。
兼顧高Ra值與發(fā)光效率
平均演色性評價指數(Ra)就是光源使物體表現或重現真實顏色的一種指數,指數愈高,代表顏色重現性愈佳(太陽光的Ra為100),市場上期盼照明用白光LED能夠兼具高發(fā)光效率與高演色性(Ra≧80),但發(fā)光效率與Ra值兩者之間卻存在著效益權衡(Trade-off)特性。由于市場上對于發(fā)光效率有更高的要求,因此目前市場上多為Ra≒70的高發(fā)光效率LED。
一般白光LED燈的封裝結構是將藍光LED晶片安裝在基板上,再以含有螢光體的樹脂進行封裝。在LED元件的發(fā)光色(藍色)與螢光體的發(fā)光色(黃色、紅色或綠色等)混合后,便會形成白光。
從發(fā)光效率的觀點上來看,一般大多以藍光+黃光來形成白光,但這樣會造成紅光的重現性不佳,因此不適合照明用途。一般所採用的解決方法就是增加紅光的成分,藉此改善紅光的重現性,但如此會有導致發(fā)光效率不理想的問題。
為兼顧高發(fā)光效率與高Ra值,業(yè)者將螢光體有效率地配置于封裝內部,以兩全其美的技術做為解決對策,成功地研發(fā)出Ra≧80且發(fā)光效率極高的產品。該系列產品無論在Ra或R9(紅色)指數上的表現均十分良好,與Ra值相同的其他廠牌產品相較之下,該系列產品的R9值更高,紅色的重現性也更佳。隨著此項技術的突破,LED燈不但能降低色度的不均,還能因應更細緻的色度等級。
高可靠度
近年來,市場上對于可靠性的相關需求也變得日益高漲。尤其是由于LED封裝反射率較高,一般大多採用鍍銀的方式,不過銀會因為硫化(因與硫磺產生反應而變黑的一種現象)而造成LED光束劣化,該現象對于戶外LED燈造成嚴重問題,因此各家廠商莫不提出各種鍍銀方案的因應對策,但目前此問題仍無法完全獲得改善。
有鑑于此,業(yè)界捨棄鍍銀方式,改採鍍鎳/鍍金的方式。將LED封裝鍍銀改為鍍鎳/鍍金后,雖然會導致成本增加,并因反射率的降低而造成發(fā)光效率不佳,但經由封裝結構的改善后,目前這些問題都已成功地被克服。
新封裝結構既能維持高發(fā)光效率,又能實現高可靠性的LED發(fā)光表現,該系列產品即使在硫化試驗中也展現出絕佳的表現,可完全避免光束劣化的現象。
LED小型/薄型化
隨著行動裝置體積輕薄短小化,市場上對于小間距產品的需求逐年強烈,零件也面臨著更多降低高度及縮小尺寸之要求。此外,由于戶外全彩顯示裝置大多採用LED,為提高表現效果,全彩型LED封裝亦朝向更高密度發(fā)展。
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