COMMB-LED高光效集成面光源技术介绍

 　一、技术背景

　　LED光源是21世纪光源市场的焦点，LED作为一种新型的节能、环保绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，被称为第四代新光源革命。具有寿命长、光效高、稳定性高、安全性好、无汞、无辐射、低功耗等优点。但高光效低成本的集成光源产业技术的缺乏,是目前制约国内外白光LED室内通用照明迅速发展的瓶颈，是亟待解决的共性关键问题。

　　本封装技术“COMMB-LED高光效集成面光源”是LED产业非常独特、创新的一种技术形式，具有独立自主知识产权，由众多专利和软件著作权形成的专利集群化保护，其极高的性价比特性将逐渐成为整个LED室内照明光源的主流封装技术。
  
COMMB-LED光源技术中文含义解释为LED芯片直接贴在高反光率的镜面金属基板上的高光效集成面光源技术，此技术剔除了支架概念，无电镀、无回流焊、无贴片工序，因此工序减少近三分之一，成本也节约了三分之一。

　　二、国内LED行业技术水平
 
　　目前，LED封装形式多种多样。但整体沿用半导体封装工艺技术来适应，不同的应用场合、不同的外形尺寸、散热方案和发光效果，其封装形式也不同。LED按封装形式分类主要有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED、Flip Chip-LED、COB LED等。

　　总的来说， COB LED封装技术是目前国内外产业界趋于认同的LED通用照明产业主流技术方案,全世界LED通用照明产业界都在努力寻求高性价比的生产方案。

　　但是，以上封装形式无论何种LED都需要针对不同的运用场合和灯具类型设计合理的封装形式，因为只有性价比和光源综合性能封装好的才能成为终端的光源产品，才能获得好的实际应用。与以上几种封装形式不同，由我公司39个专利群打造的高光效小功率型集成封装室内照明光源，采用芯片与灯具的垂直整合封装技术，自成一体，广泛适用于室内照明如LED灯管，LED球泡，筒灯等。它具有集成化程度高，大大减少了封装工序以及灯具组装工序，提高了自动化程度和运行效率，降低了成本，更提高了产品质量的可靠性。不仅产品环保，而且生产过程也干净，噪音低，无污染。
 
　　三、LED封装光效发展趋势

　　由上图看出：2011年单颗LED光效已达到150Lm/W的封装水平，预计到2013年将达到200Lm/W的水平.，将会是现荧光节能灯的3倍！因此高光效的使用功能障碍己消除，成本降低成为普及的主要障碍。 

　　四、COMMB-LED技术的原理

　　本“高光效COMMB-LED面光源集成封装技术”是COB LED封装技术的深度挖掘后形成的新技术，采用高反光率的进口镜面铝基板作为LED芯片直接承载体，通过独立创新的绝缘注塑电极结构，LED固晶、焊线、点胶封装工艺过程的全产业链创新,利用自行研发的智能专机形成核心软硬件专利技术，充分提高了芯片的激发效率，减少了光的损失和热阻，剔除了复杂的碗杯注塑和PCB、SMT、回流焊等制程，满足现LED行业的高效率集成化要求，创造性地解决室内通用照明高质量长寿命低成本的产业瓶颈。
 
　　五、COMMB-LED达到的技术水平

　　“高光效COMMB-LED面光源集成封装技术”是在现有COB-LED封装工艺基础上进行大胆创新创造而发展起来的一种新型COB-LED封装光源技术。该技术充分结合室内通用照明的高光效.无眩光.无闪烁.高显指的使用特点，从芯片到封装再到灯具的全系统,全产业链进行技术垂直整合；大大减少、优化了工序，提高了集成化封装效率，降低了成本，提高了可靠性，减少了设备一次性投资成本，使我国在白光LED封装COB-LED技术领域冲破国外专利封装跨入世界先进行列,形成了中国独有的COMMB-LED集成面光源技术。
 
　　六、COMMB LED技术产品封装结构

　　目前LED灯管发光体中LED电极支架是发光芯片的承载体和电流引入器件，发光时热量的主要外传通道，是LED封装中的核心功能性器件。原有结构采用的LED支架由铜板整体冲压成形，再进行电镀银的工艺方案。采取这种工艺技术，材料利用率较低。目前行业材料利用率仅为30%左右，浪费较大，致使LED产品成本高；另一方面，由于这种结构使芯片的出光效率较低，影响LED发光强度和使用寿命，影响了产品的广泛使用，并且制作过程复杂、加工效率低。国内外均未找到理想的解决方案。

　　而本项目产品采用芯片直贴铝线直串芯片电极和反光板垂直整合的光源封装技术，不仅使传热通道上的热阻减少30％，而且出光效率提升15％，制造成本下降30％，可靠性提升一倍，就整个灯管来说减少了大量的具有强烈化学污染的PCB制程。如下图所示：

  
COMMB-LED高光效集成面光源技术封装结构

　　七、COMM与同行的工艺流程优势比较

　　1）LAMP—LED生产工艺流程：

　　2）SMD-LED工艺流程： 

　　3）COB功率型平面光源产品工艺

　　4）本项目产品工艺

　　九、本专利技术的创新点，技术效果和优点：

　　1）本项目已形成一整套完善完整的产业化工艺，技术含量高，成熟。类似于SMT产业的COB工艺，与同类平面光源封装形式比较，集成化程度更高，可靠性更高，效率大大提高，必将成为LED未来室内照明光源封装的主流技术。

　　2）本工艺完全自主研发，独立创新，从原材料控制到成品检测工艺，已完全不同于支架式、SMD-LED式工艺，集COB封装形式之集成化优点，其工序大大减少，降低了劳动强度，提高了生产效率。

　　3）本项目不仅产品节能环保，无辐射无汞，其生产过程也节能、环保，减少了PCB工艺中电镀工艺的高耗能，高污染过程，不存在节能灯生产车间的高耗能，大量粉尘的空气污染。

　　4）本工艺采用了特殊的进口高反光率（发射率大于98%）的原材料基板，大大激发了芯片和荧光粉的出光效率，与同类面光源比较，其光效提高了15%。

　　5）独特的铝线焊线技术，独立自主开发与之配套的软件程序，减少了多次对点，提高了对点准确度和可靠性，提高了工作效率；增加工件的工作面积，提高了集成化程度。

　　6）面光源出光效果，得到更完美体现，与支架式、SMD点阵发光效果不同，更接近于普通日光灯面光源效果，且降低了眩光效果。

　　7）LED灯管及其制造方法，采用镜面铝板作为LED发光体的并联线路承载体，可从方便地按发光体要求进行配光曲面设计，使得笫二次配光的要求得已方便实现，并且简化了后续制作工艺，在保证光源板质量的前提下降低了原材料成本，使出光端的出光效率得到有效提高。

　　8）取缔了回流焊工艺，减少了死灯故障，提高了芯片寿命；取消了焊锡工艺，采用效率更高的微点焊技术，大大提高了灯管总装的可靠性和效率。

　　十、项目技术创新难度

　　项目技术涵盖光学、热学、力学、电学、材料和机械等多学科交叉，涉及的技术门类和专业知识面广，是多学科多种技术相结合的集成创新工程，因此，不仅对理论知识要求较高，能创新性突破日美欧洲等西方发达国家在LED项目技术上的国际性专利封锁，研发出拥有完全自主知识产权的LED灯管全产业链的工艺生产新工艺，成功解决LED灯管封装出光效率提高，散热性能改善和低成本制造叁大世界性难题，同时制造成本大幅度降低，体现出的卓越性价比特征，更可傲视LED灯管产业界。

　　十一、COMMB LED封装技术的目的和意义

　　目前，LED行业新成果不断涌现，长期困扰LED进入通用照明领域的发光效率问题，显色性问题在近一年内有了突破性进展，整个产业在世界范围内正进入一个井喷式发展时期。

　　与节能灯比, LED灯生产成本高出很多，由此导致销售价格远高于节能灯，该问题一直困扰LED的普及推广。为此，国内外LED产业界都在努力寻求高性价比（降低成本）的生产方案，本项目技术方案的最大特点实现规模化实施后，将使灯管、球泡类产品成本下降30%以上，使LED灯具系统出现与传统日光灯灯具系统的初期投入完全接近，将以最高性价比，成熟可靠的产品迅速占领国内外市场。

　　传统的冲压成型反光杯体封装工艺是国内、国际通用的发光体生产方法，但其成本降低是可以预期的，要实现成本的大幅降低，现有的技术方案已无法实现实质性改变，必须对现有工艺进行革命性变革。我们经过多年的技术储备和研究，将自主发明的LED面光源集成封装专利技术，成功的运用于室内LED日光灯管的照明系统，由此实现对生产成本的大幅降低，将照明系统的成本控制在普通日光灯管照明灯具系统相近的水平，实现了LED进入通用照明领域成本控制的世界性、历史性突破，所体现出的卓越性价比特征，更可傲视LED产业界。这是对世界上现有的技术方案的创造性的变革，正是这一变革，形成了我国LED封装产业超越世界水平的机会，这是中国LED灯管产业崛起历史使命和神圣责任，也是本公司的十分重要的发展机遇。现该方案已形成小批量生产，充分证明拟实施的项目产品，已完全具有产业化、规模化生产的条件。

　　对于该核心技术方案，我们建立了完善的专利壁垒，实现了从产品到工装，再到投巨资研发的核心专用设备和配套的软件开发，都进行了完整的、系统的专利保护。

　　LED光源在国内约有1000亿人民币的市场，全世界的市场规模约800亿美元。我公司运用专利集群所制造的产品——LED光源，具有形式灵活，适用范围广的特点。可以广泛用于LED灯管、球泡、射灯、路灯、筒灯、面板灯等等等，不仅可以替代目前运用于室外轮廓的护栏管灯具，更是普通照明中的荧光灯管的换代产品。目前公司选择LED面光源作为企业发展的支柱性项目产品，具有广阔是市场空间，该产品的应用产品LED灯管直接生产成本约为75元/只，计划将产品零售价控制在每只100元人民币，（同等灯管目前行业每支125元的平均生产成本价，市场销售价160元人民币/只）。因此，短时间内迅速占领市场、建立品牌，成为行业龙头企业是完全可以实现的。而且随着生产规模的扩大和采购体系的完善，在保证利润完全实现的前提下，将零售价控制在60元人民币以内是完全可以实现的。因此本项目的提出和产品市场化将对社会新型光源的迅速普及有着非常重要的战略意义。

 　　本封装技术典型应用产品LED日光灯特点：
 
　　无需起辉器和镇流器，启动快，无频闪，不容易视疲劳。

　　发光效率高，无汞无污染，耐振动。

　　实现运用中国国产芯片制造出90 Lm/w集成封装行业领先水平，显指达到75以上；

　　与同类面光源比较，光带更宽，光效更高，光强更强，发光更均匀，可靠性更高。

　　灯具系统的初装成本已接近荧光光灯系统的成本。

   
COMMB-LED面光源应用产品日光灯管图

　　项目应用产品日光灯管的特性参数  

　　产品型号: KX-T5-1.2M-13W

　　功率:13W 输入电压(AC):AC110-260V

　　色温:3000-7000K 工作湿度:＞95%

　　显色指数: 大于75 工作温度:35～45℃

　　发光角度：120±5° 寿命：＞5万小时

　　光通量：＞1200LM 环境温度:-20～+50℃　

　　照度:≥80 Lux/2.3 m2 相当于T8日光灯: 40W