LED可撓照明及軟性封裝發展現況

刊登日期:2016/9/5
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近年來,發光二極 體(LED)照明市場規模逐步提升,根據「2016全球 LED照明市場趨勢」研究報告指出,2015年 LED照明市場規模將來到 257億美金,市場滲透率約達 31%;預計至 2016年可達到 305億美金,市場滲透率可望提升至 36%。然而,傳統LED光源產品(如燈管、球泡燈)價格大幅下跌,獲利不佳,因此整體 LED照明市場逐漸轉往專業照明領域發展,聚焦在智慧控制與創新應用,預計成為下一階段 LED光源技術發展的重要方向。

針對未來創新應用的照明情境需求,LED軟性封裝光源預期會成為未來發展之重要方向,本文將介紹 LED軟性照明技術發展的現況與趨勢,並介紹工研院材化所目前開發之軟性基板整合 LED光源應用產品案例,提供給未來擬發展 LED軟性照明的業者不同的應用方向。
 

圖一、(a)現有傳統LED燈絲燈泡;(b)液光固態照明推出全新軟性燈絲燈產品系列

LED燈絲技術簡介
LED 燈絲燈具有大眾習慣並熟知之優良傳統白熾燈的大角度發光形式,它的外形也為有「復古風」情結的愛好者所支持,且燈泡組裝工藝穩定。整體而言,LED燈絲燈 的特色具有下列幾點:①光源為全週光型,一次光學損失較小,所以 LED燈絲燈的光效較高;②光學配光成本降低;LED燈絲燈可以採用高電壓線路結構來實現簡易調光功能。LED燈絲已可全面實現「能源之星」標籤的相關壽 命規定,這讓長得像白熾燈的 LED燈絲燈找到了它應用的新市場。

LED燈絲燈結構看似簡單,但實際上隱藏許多技術層次。例如 LED燈絲設計製造技術、燈絲燈玻璃泡封排技術、無頻閃恆流驅動電源技術等。目前 LED燈絲燈的設計型態是將多根 LED燈絲,透過不同的排列方式來達到全周光效果;同時也會在玻璃泡殼內灌入各種氣體,來增加導熱效果,延長燈絲燈的壽命,並快速把 LED的熱量帶到玻璃燈殼處散掉。LED燈絲的製作方式普遍上是將 LED晶片打在各種的基板上,常見基板種類包含藍寶石基板、玻璃基板及陶瓷基板等(圖二),目前更具競爭力的方式是將 LED晶粒直接串聯封接於銅或鋁支架上。

軟性基板技術與應用
工 研院材化所提供了以印刷式導電金屬與基板一體化之材料與製程技術,實現了整體基板厚度小於 50μm。所需的設計導線線路在技術上,此一體化之金屬材料為不含高分子樹脂之純金屬銀膠體所組成,結合所開發耐溫型金屬接著材料,達到焊錫焊接之高可靠 性與可 350˚C重工之材料組合結構,詳細製程流程如圖三所示。

材化所開發的內埋式金屬導線基板的特色,除具有可撓及超薄化外,基板導 線材料也通過嚴苛的環境加速測試,結果顯示,內埋金屬平均電阻變化皆小於 5%。目前工研院材化所研發之軟性內埋金屬導線基板,透過線路設計,將現有 4014/0.2W/LED 晶粒採打件方式焊接,組裝成 5W之 LED燈泡,並開發出 7W及 9W之 LED設計,相關概念與 LED燈絲燈泡相同,然而本技術選用單顆封裝好的晶粒,利用基板之高可撓特性,實現燈泡內軟性照明之設計與製程技術開發。
 
其他軟性照明技術
提到軟性光源則必須提及有機發光二極體 OLED,與我們一般認知的 LED發光原理不同,他是採用有機材料自體發光的原理,然而,目前在一般建築照明產品上仍不常見的主要原因為……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 

圖七、Rohinni公司提出的LightPaper產品概念
 
作者: 陳炯雄/ 工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」357期,更多資料請見下方附檔。

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