LED应用技术发展中十大热点论述
国内led产值增长快 技术发展水平一般
目前，国内外led产业技术发展有哪些新变化和新特点？
就2013年全球led产值来看，日本、韩国、我国***、我国大陆各占20%左右。应该说，国内led产值增长很快。但相对来说，在国内产值迅速增长的同时，led技术发展水平却比较一般。反之，国外led产值增长一般，技术发展却很快。
led的主要技术指标是发光效率。据报道，世界上几个主要企业的led封装实验室水平均已超过200lm/w，其中美国cree公司的实验室水平达到303lm/w。我们知道，美国ssl计划的产业化目标是把led的发光效率提高到250lm/w，并把价格降低至0.5美元/klm.而其目前产业化水平为120lm/w~150lm/w，价格约为3美元/klm。
就led照明整灯水平来看，cree、飞利浦等企业的产品已经超过200lm/w，欧司朗直管灯产品据报道已达215lm/w。但是，目前国内的产业化水平还只有100lm/w~130lm/w，当然，价格水平也相对较低。
产业链上游不断突破 led封装日趋多元
上游是led产业链的核心技术所在，目前核心技术有哪些新的进展？
led业界知名专家、工信部半导体照明技术标准工作组副组长彭万华回答：的确，产业链上游是led的核心技术所在，一般来说，包括衬底、外延、芯片3个环节。首先来看衬底，目前研发的关键问题是晶格匹配和热匹配问题。在衬底上外延生长gan，目前主要以蓝宝石（α-al2o3）、sic、si这3种为主，有2英寸、4英寸、6英寸的圆片和8英寸si圆片。有专家预测，2015年将是蓝宝石、si、gan同质外延衬底三分天下的时期，而2016年将以6英寸圆片为主。
同时，为了生长更高质量的gan晶体，减少缺陷、位错，并进一步降低成本，业界正致力于新衬底的研究开发，比如8英寸si衬底、低温生长gan同质衬底、半极性和非极性衬底、介质复合衬底、稀土氧化物reo复合衬底、β-ga2o3氧化镓衬底等。
其次是外延，在衬底上外延生长gan、ingaalp等很多层外延，形成p-n结的多量子阱结构，主要目标是提高内量子效率。目前内量子效率已经达到60%左右，最终目标是要达到90%以上。
为了提高内量子效率及减少droop效应，一批新的外延技术也诞生了，如gan同质外延、8英寸si基上外延、半极性非极性衬底上外延、偏移外延生长、单芯片多色光（r、g、b）外延、复合衬底上外延等。
最后是芯片，目前的主要目标是提高外量子效率，即芯片的取光效率。不让光子在晶体内多次反射被吸收，要在底部反射面及出光面采用各种表面处理技术。
如果按出光面和尺寸大小来区分，led芯片可分为多种不同的产品形式，最主要的有3种，包括正装、倒装、垂直结构（含薄膜结构）。按功率来区分的话，小功率芯片一般小于100mw，中功率芯片一般为几百mw，大功率芯片一般在1w以上。
当然，随着技术的发展，也出现了其他的结构形式，比如6面出光的芯片结构，cree公司专有的da芯片结构（在sic衬底上生长gan，并刻有v形槽，目前世界上的最高水平就是这种结构形式），单芯片多色光（r、g、b）组合成白光、高压芯片等。
如何看待led封装形式日趋多元化这一现象？
据彭万华教授指出，led封装的结构形式目前已达100多种，但不管是lamp、smt、cob、plcc，还是大功率封装（csp）、模块化封装等，其技术发展的原则都是要紧跟led应用产品的发展需求。万变不离其宗，led封装技术的基本内容就是提高出光效率，提高光色质量，提高可靠性和产品性价比（降低成本）。
如果对这些封装新结构、新技术进行总结，那么cob集成封装、led晶圆级封装、cof集成封装、led模块化集成封装、覆晶封装技术、免封装芯片技术等都属于led光集成封装技术。其他封装结构形式也各具特色，比如emc封装结构（嵌入式）、emc封装技术（塑料支架式）、cog封装（玻璃基板）、qfn封装技术（小间距像素单元）、3d封装技术、功率框架封装技术等。
应用集中于三大领域 技术聚焦十大热点
产业链各环节的技术创新终究还是为应用服务，当前led应用技术发展聚焦于哪些热点？
彭万华指出，目前看来，led的应用还是集中在三大方面：首当其冲就是照明，包括室内照明、室外照明、功能性照明、景观照明、舞台照明等，但当下仍然以替代白炽灯和节能灯为主；其次是显示，包括led显示屏、小间距显示屏、背光源（igzo采用小功率led）等；最后是非视觉照明，如生态农业、医疗保健等。这些都具有很好的发展前景。
结合以上应用，led应用技术发展可以归纳为十大热点问题。
一、是led光源及灯具的总能效。总能效=内量子效率×芯片取光效率×封装出光效率×荧光粉激发效率×电源效率×灯具效率。目前这个值连30%还不到，而我们的目标是要使其大于50%。
二、是光源的舒适度。具体包括色温、亮度、显色性、色容差（色温一致性及色漂移）、眩光、无闪烁等，但这尚未有统一的标准。
三、是led光源及灯具的可靠性。主要是寿命及稳定性问题，要从各个环节确保产品的可靠性，才能达到2万~3万个小时的使用寿命。
四、是led光源的模块化。led光源系统集成封装的模块化是半导体照明光源的发展方向，要重点解决的是光组件接口及驱动电源问题。
五、是led光源的安全性。要解决光生物安全、超亮、光闪烁等问题，特别是频闪问题。
六、是现代led照明。led照明光源及灯具要简洁、美观、实用，采用数字化、智能化技术，让led照明环境更舒适，更符合个性化需求。
七、是智能照明。结合通信、传感、云计算、物联网等手段，对led照明进行有效控制，实现照明多功能化和节能化，提高照明环境的舒适度。这也是led应用的主要发展方向。
八、是非视觉照明应用。在这一led应用新领域，有人预测，其市场规模有望超过千亿元。其中，生态农业包括植物育苗、生长、畜禽养殖、防治害虫等；医疗保健包括治疗某些疾病、改善睡眠环境、保健功能、杀菌功能、消毒、净化水等。
九、是小间距显示屏。目前其像素单元为1mm左右，并在发展p0.8mm~0.6mm产品，可广泛应用于高清及3d显示屏，如投影仪、指挥、调度、监控、大屏幕电视等。
十、是降低成本，提高性价比。前面提到，led产品的目标价格是0.5美元/klm，因此要在led产业链的各个环节，包括衬底、外延、芯片、封装、应用设计等方面，都采用新技术、新工艺、新材料，使成本不断下降，提高性价比。这样才能最终为人们提供节能、环保、健康、舒适的led照明环境。
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目前，国内外led产业技术发展有哪些新变化和新特点？
就2013年全球led产值来看，日本、韩国、我国***、我国大陆各占20%左右。应该说，国内led产值增长很快。但相对来说，在国内产值迅速增长的同时，led技术发展水平却比较一般。反之，国外led产值增长一般，技术发展却很快。
led的主要技术指标是发光效率。据报道，世界上几个主要企业的led封装实验室水平均已超过200lm/w，其中美国cree公司的实验室水平达到303lm/w。我们知道，美国ssl计划的产业化目标是把led的发光效率提高到250lm/w，并把价格降低至0.5美元/klm.而其目前产业化水平为120lm/w~150lm/w，价格约为3美元/klm。
就led照明整灯水平来看，cree、飞利浦等企业的产品已经超过200lm/w，欧司朗直管灯产品据报道已达215lm/w。但是，目前国内的产业化水平还只有100lm/w~130lm/w，当然，价格水平也相对较低。
产业链上游不断突破 led封装日趋多元
上游是led产业链的核心技术所在，目前核心技术有哪些新的进展？
led业界知名专家、工信部半导体照明技术标准工作组副组长彭万华回答：的确，产业链上游是led的核心技术所在，一般来说，包括衬底、外延、芯片3个环节。首先来看衬底，目前研发的关键问题是晶格匹配和热匹配问题。在衬底上外延生长gan，目前主要以蓝宝石（α-al2o3）、sic、si这3种为主，有2英寸、4英寸、6英寸的圆片和8英寸si圆片。有专家预测，2015年将是蓝宝石、si、gan同质外延衬底三分天下的时期，而2016年将以6英寸圆片为主。
同时，为了生长更高质量的gan晶体，减少缺陷、位错，并进一步降低成本，业界正致力于新衬底的研究开发，比如8英寸si衬底、低温生长gan同质衬底、半极性和非极性衬底、介质复合衬底、稀土氧化物reo复合衬底、β-ga2o3氧化镓衬底等。
其次是外延，在衬底上外延生长gan、ingaalp等很多层外延，形成p-n结的多量子阱结构，主要目标是提高内量子效率。目前内量子效率已经达到60%左右，最终目标是要达到90%以上。
为了提高内量子效率及减少droop效应，一批新的外延技术也诞生了，如gan同质外延、8英寸si基上外延、半极性非极性衬底上外延、偏移外延生长、单芯片多色光（r、g、b）外延、复合衬底上外延等。
最后是芯片，目前的主要目标是提高外量子效率，即芯片的取光效率。不让光子在晶体内多次反射被吸收，要在底部反射面及出光面采用各种表面处理技术。
如果按出光面和尺寸大小来区分，led芯片可分为多种不同的产品形式，最主要的有3种，包括正装、倒装、垂直结构（含薄膜结构）。按功率来区分的话，小功率芯片一般小于100mw，中功率芯片一般为几百mw，大功率芯片一般在1w以上。
当然，随着技术的发展，也出现了其他的结构形式，比如6面出光的芯片结构，cree公司专有的da芯片结构（在sic衬底上生长gan，并刻有v形槽，目前世界上的最高水平就是这种结构形式），单芯片多色光（r、g、b）组合成白光、高压芯片等。
如何看待led封装形式日趋多元化这一现象？
据彭万华教授指出，led封装的结构形式目前已达100多种，但不管是lamp、smt、cob、plcc，还是大功率封装（csp）、模块化封装等，其技术发展的原则都是要紧跟led应用产品的发展需求。万变不离其宗，led封装技术的基本内容就是提高出光效率，提高光色质量，提高可靠性和产品性价比（降低成本）。
如果对这些封装新结构、新技术进行总结，那么cob集成封装、led晶圆级封装、cof集成封装、led模块化集成封装、覆晶封装技术、免封装芯片技术等都属于led光集成封装技术。其他封装结构形式也各具特色，比如emc封装结构（嵌入式）、emc封装技术（塑料支架式）、cog封装（玻璃基板）、qfn封装技术（小间距像素单元）、3d封装技术、功率框架封装技术等。
应用集中于三大领域 技术聚焦十大热点
产业链各环节的技术创新终究还是为应用服务，当前led应用技术发展聚焦于哪些热点？
彭万华指出，目前看来，led的应用还是集中在三大方面：首当其冲就是照明，包括室内照明、室外照明、功能性照明、景观照明、舞台照明等，但当下仍然以替代白炽灯和节能灯为主；其次是显示，包括led显示屏、小间距显示屏、背光源（igzo采用小功率led）等；最后是非视觉照明，如生态农业、医疗保健等。这些都具有很好的发展前景。
结合以上应用，led应用技术发展可以归纳为十大热点问题。
一、是led光源及灯具的总能效。总能效=内量子效率×芯片取光效率×封装出光效率×荧光粉激发效率×电源效率×灯具效率。目前这个值连30%还不到，而我们的目标是要使其大于50%。
二、是光源的舒适度。具体包括色温、亮度、显色性、色容差（色温一致性及色漂移）、眩光、无闪烁等，但这尚未有统一的标准。
三、是led光源及灯具的可靠性。主要是寿命及稳定性问题，要从各个环节确保产品的可靠性，才能达到2万~3万个小时的使用寿命。
四、是led光源的模块化。led光源系统集成封装的模块化是半导体照明光源的发展方向，要重点解决的是光组件接口及驱动电源问题。
五、是led光源的安全性。要解决光生物安全、超亮、光闪烁等问题，特别是频闪问题。
六、是现代led照明。led照明光源及灯具要简洁、美观、实用，采用数字化、智能化技术，让led照明环境更舒适，更符合个性化需求。
七、是智能照明。结合通信、传感、云计算、物联网等手段，对led照明进行有效控制，实现照明多功能化和节能化，提高照明环境的舒适度。这也是led应用的主要发展方向。
八、是非视觉照明应用。在这一led应用新领域，有人预测，其市场规模有望超过千亿元。其中，生态农业包括植物育苗、生长、畜禽养殖、防治害虫等；医疗保健包括治疗某些疾病、改善睡眠环境、保健功能、杀菌功能、消毒、净化水等。
九、是小间距显示屏。目前其像素单元为1mm左右，并在发展p0.8mm~0.6mm产品，可广泛应用于高清及3d显示屏，如投影仪、指挥、调度、监控、大屏幕电视等。
十、是降低成本，提高性价比。前面提到，led产品的目标价格是0.5美元/klm，因此要在led产业链的各个环节，包括衬底、外延、芯片、封装、应用设计等方面，都采用新技术、新工艺、新材料，使成本不断下降，提高性价比。这样才能最终为人们提供节能、环保、健康、舒适的led照明环境。
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