照明行业也缺芯?倒装比正装低端劣质?看光源专家怎么说

照明行业也缺芯?倒装比正装低端劣质?看光源专家怎么说

时间:2021-6-30 作者:中昊光电

【编辑手记】在近日一场直播中,中昊光电总经理王孟源就正装和倒装的发光效率、寿命长短、市场定价等问题,分别从“封装技术”、“市场成本”及“产品定位”等多个角度进行了详细分析。此外,他还通过结合LM-80认证对光源寿命问题进行了补充,并对市场芯片行情、国产芯与国外进行了比对论述。

在本次直播中,王孟源还提到了“健康照明”话题,并发表了诸多深刻详实的观点。关于“健康照明”内容,本篇就不论述了,后续再为大家详情分享。

照明行业也缺芯?倒装比正装低端劣质?看光源专家怎么说

 王孟源

中昊光电 总经理

中山大学半导体照明研究中心研究员

问:正装与倒装的区别是什么?

王孟源:正装和倒装的区别,主要有以下几点。

  1. 发光效率

  2. 寿命长短
  3. 市场价格

01. 发光效率
正装的发光效率,要比倒装高一点

照明行业也缺芯?倒装比正装低端劣质?看光源专家怎么说

先从两者的封装技术上来分析,如下图。关于“正装”,金属板上面放了一些绿色,这是芯片。正装的触点是在上面的,它有电极,所以要打金线进去跟下面的PCB电路进行连接。

但金线很脆弱,它很容易因外力挤压而受损。打金线成本太高,也就是说金贵,但金并不多。另外,我们应该知道,在COB里面的金线成本占比较高,主要是芯片里要用的金线比较多。

因此,正装的缺点是它的金线比较贵,制成工艺的速度比较慢,需要焊线,比较脆弱,即使有荧光粉保护,但若是受到压力或者温度的热胀冷缩的影响,也都可能因此而出现受损。

关于“倒装”。事实上,倒装这个技术在IC、半导体领域里面,早就存在了几十年了,即使是在LED领域,它也有10多年历史,只是一直没有流通,一直没有批量。原因有很多:一是做倒装的芯片,其工艺制作比较复杂;另外,多芯片的“吸光”问题。

正装最大的好处是光是直接向上走,金线在两边,不会遮光。而相应地,倒装则是将发光面倒在了下面,这时的光是从衬底这边输出。加上电极本来就在下面,所以下面就刻一个电极来碰上就行,用不着金线。所以,从封装上看,正装与倒装的一个可以明显区别的就是“看有无金线”

另外,正装没有倒过来,光是从GaN的有延层出来的。但最后做成COB时,正装会有一个反射基板,这块板对于蓝光、白光的反射率是非常高的,由它做成的COB的出光效率要比倒装的高。

正装的光的效率不会被衬底遮挡。倒装毕竟是倒扣过,会有一个反射膜,倒闭的光是要经反射膜后从衬底背面出来的,而反射膜的工艺刚好是核心技术难题。

从正装来看,它依靠PCB的反射率可以有98%点多、99%,而倒装通过反射膜从衬底出光,效率上想达到与正装同等效果的话,相对来说是比较难的。

此外,COB本身下面的一些焊点是倒装的,比如黑色的反射层、白油等,它的反射率非常有限,所以也会吸光,导致整个COB的发光效率要比正装的低。

因此,倒装跟正装在目前唯一的区别就是:倒装的发光效率相对于正装来说,要低一点。

02. 寿命长短
寿命问题,是产品定位的结果
关于寿命问题,我要在这里特别强调一下:正装和倒装产品的寿命问题(正装5万多小时比倒装3万多小时的寿命长)不是正装和倒装的区别导致的,而是产品定位的结果。
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正装产品LM-80报告

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倒装产品LM-80报告

  1. 正装产品是一个高端定位,所以用的是比较高成本材料去做,而且需要质保,比如5年10年。
  2. 而倒装产品,是用的比较流通的低成本去做的,但即使是选择的低成本,倒装产品的可靠性还是很高。

鉴于价格的敏感性,我们肯定是要选择一款既经济又可靠的设计方案。实际上,它就是一款大众产品。虽然它是一款大众产品,但通过LM-80测试报告来看,它对我们整个工艺的反向验证可以表明:它的整个设计是不存在问题的。

而从技术本身和可靠性本质来讲正装和倒装的寿命,在材料两者用的材料、芯片大小一样的前提条件下来看,倒装丝毫不会比正装差。

03. 价格定位
价格决定品质低劣?

从可靠性来讲,倒装的可靠性反而是有机会优于正装的。因为它的热度比较低,与基板之间是通过中间的金属直接连接的。正装的底下是非金属,其产生的热度比较高,导热效率比较低。而倒装产生的热遇到金属就走掉,因此功率密度可以做得更大。因此,现在做大功率密度的基本都是用倒装。

此外,正装与倒装产品设计技术上有所不同,倒装反而不需要金线。因为电机是在面上的,正装需要从边上的电流电极飞一根金线接过去通电,而倒装因为倒扣了下来,下面电极跟电路板上的电极一一对称就行,不需要金线,价格自然会低。

因此再回过头来看。大家都认为倒装产品的价格便宜,因而将其看成一个劣质低端产品,这个理念是不对的。倒装是一个更先进的技术产品,功率密度可以做得更大。只不过由于它的设计更先进,所以在稳定效益的前提下存在无良厂家想通过它硬推功率,“超额”地提高功率密度,从而导致了倒装产品的快速死灯、失效等现象。

问:光源寿命与LM-80有何联系?

王孟源:LM-80不止是一个光通维持率(LED寿命)标准,更多指的是一个测试方式(即“认证”)。如果能通过这个测试认证方式,就会有一个TM-21的数学模型来支撑LM-80测试的所有数据,从而去演算产品寿命。传统光源额定寿命的测定:比如100个光源,点到第51个灭掉,这个时候叫“光源的额定寿命”。但现在LED的寿命很长,不可能用传统的方法去测试。因此有LM-80这样一个数学的推演方法,它是一个大家公认的测试方式。
LM-80认证的意义:市场认可举个例子:如果想在整灯灯具方面得到认可,就得做LM-79灯具认证,从头到尾地测一遍LM-79需要一年半。而如果做过LM-80的光源测试,LM-79的测试就可以在1至3个月内完成,大大缩短测试时间,同时,也帮助了国外市场的准入周期。因此,它是一个非常重要的认证。

像北美、美国、加拿大,以及欧洲、东南亚、印度的很多市场,他们都认可这个标准。市场认可,就代表产品在可靠性上是可信的。

问:传闻芯片不够用,是真的吗?
王孟源:所谓“芯片不够用”,指的是电动汽车等行业,包括驱动器MCU等。照明、光源的芯片在目前是比较正常的,因为国内有几家大厂商都开足了马力,因此供应还是比较稳定。做LED光源的晶圆和做MCU那些晶圆有些不一样(晶圆底不一样,材料不一样)。比如电动汽车,电源驱动确实缺驱动IC。MCU用的芯片跟汽车里的那些芯片是一个道理,虽然都叫芯片,都是硅基的,但晶圆底不一样。普通汽车里有十几个就相当可观,但现在电动车里可能有几百上千个CPU。因此,这种整体的驱动IC包括其他控制IC是客观的缺,但是和 LED光源芯片是两回事。

问:国内芯片不如国外?

王孟源:在10年、15年前去看这个行业,相对来讲,确实是国外的技术领先。经过了10多年的努力,三个5年的改变,即使从中国在产业的技术领先性来讲,目前应该是不输国外的

事实上,国产芯片经过这么多年的洗礼,国人又是在不断经过多次失败循环后而获得的经验基础上不断发展,加上国内对人才的引进,包括欧美、日本等,引到国内做产业化技术支撑,我们已经快速地从相互学习借鉴的过程转变成了超越。只是在历史品牌的沉淀上他们有着100多年历史而已,虽然我们只有10多年,几十年的都比较少,但这不能说明我们的产品不如他们。

从技术来讲,我们只是非常专注、重视这方面的发展,而他们已经不那么重视了。他们是躺在过去的成绩上收专利费过日子,感受不到生存的压力,相应地也缺乏前进的驱动力。

特别通知
2021光亚展终终终终于来啦!

据广州国际照明展览会官方发布,此前延期的第26届广州国际照明展览会(GILE)及广州国际建筑电气技术展览会(GEBT)已公布新展期。时间为:2021年8月3~6日;展览地点:广州中国进出口商品交易会展馆。

其中,中昊光电展位号:B区9.2馆-D38

地点:中国进出口商品交易会琶洲展馆

中昊光电,欢迎您的莅临!

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