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EMC、COB、CSP等六大LED封装形式 谁将“称王”?

文章作者:照明工业 上传时间:2019-09-13

“未来去电源化的光电引擎将革传统电源之命”,曾被认为是哗众取宠之噱头,它受到高度的赞赏亦遭遇剧烈的抨击,在经历一段备受争议的寒冬,光电引擎终于迎来发展的“春天”。据称现在的中山市场90%以上都在卖光电引擎,不少封装企业将其定为核心产品,深挖这一创新市场。

还记得吗?2015年的这个时候开始,CSP技术渐渐成为一大热门话题。那么,2016年什么技术将独领风骚呢?

LED封装作为上下游产业端的连接点,起着承上启下的关键作用。在LED高光效化、功率化、高可靠性和低成本的发展下,对封装的要求随之提高。由此,封装行业近年来一直处于新材料、新工艺的快速驱动及发展阶段,新兴封装形式、技术层出不穷,诸如EMC、COB、倒装、CSP……谁将成为王者?

但据笔者了解,中山市场标称的光电引擎多是噱头,部分只是单纯的贴片形式,技术含量较低。目前大部分企业并不具备生产光电引擎的设备及技术,只有大型企业真正进入这一领域。

2015年LED产品价格不断下降, 技术创新成为提升产品性能、降低成本和优化供应链的一大利器。在终端价格压力下,市场倒逼LED企业技术升级,也进一步推动了新技术的应用和普及速度。

新兴封装形式百家争鸣

国内首家量产倒装COB的企业——深圳市两岸光电科技有限公司,将倒装COB技术灵活应用于光电引擎,并在2015年实现量产,畅销于国外市场。“两岸光电拥有将近100条生产线,在技术及产能都能满足光电引擎的供求关系。”笔者近日采访了两岸光电项目经理黎兰茂先生,了解其光电引擎产品的成功之道。

技术创新始终是企业增加产品价值的重要砝码。一方面,CSP芯片级封装、倒装LED、去电源化模组技术逐渐成熟并实现规模化量产,受到行业的广泛关注,下一步重点是提高性价比;另一方面,EMC、COB及高压LED的市场持续爆发,未来的增长空间将聚焦于细分市场。

商照宠儿—COB

光电引擎凸显性价比优势

1、CSP芯片级封装

COB技术具有光线柔和、线路设计简单、高成本效益、节省系统空间、散热效果显着、高封装及输出密度等优点。虽然它还存在着芯片整合亮度、色温调和与系统整合的技术问题,但它带来的光品质提升效果是目前市场上单个大功率器件无法匹敌的,在照明用LED光源市场具有相当大的发展潜力。

据黎兰茂介绍,两岸光电的光电引擎去掉了传统驱动电源,产品结构简单,且PF值达到0.92以上,效率更高,因此整灯的成本更低,极具性价比优势,而且客户投诉减少,维护成本相应降低。另外,它还能做到调光调色,未来可集成更智能化的系统,助力智能照明的发展。

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因此,全球LED封装企业不断地对COB封装技术进行升级,持续优化COB光源的产品寿命、可靠性与关键的发光效率。MCOB、AC-COB、倒装COB等号称“高品质、高效率、高性价比”的新兴COB技术随之涌现。

但业内仍有人指出“AC无电源光电引擎”效率低、寿命短,是对客户的忽悠,黎兰茂认为光电引擎并不存在效率低、寿命短的问题,“在光电引擎推出之初,频闪、防雷、宽电压是它的三大瓶颈,但随着技术的突破,频闪及防雷的问题已经解决,目前仅剩下宽电压的问题。例如印度市场的电压极其不稳定,在110~360V之间波动,光电引擎难以应用于此区域。”

提及2015年最热门的LED技术,非CSP莫属。CSP因承载着业界对封装小型化的要求和性价比提升的期望而备受关注。目前,CSP正逐渐被应用于手机闪光灯、显示器背光等领域。

据了解,COB封装的球泡灯已经占据了LED灯泡40%左右的市场。它在商照领域的明显优势使之成为目前定向照明主流解决方案,未来或将成为封装领域的中流砥柱。

黎兰茂进而补充道,宽电压的问题并非不能解决,它需要增加成本才能满足使用需求,但会失去应有的性价比优势。“对于欧美等电压稳定的市场,应用前景较广,而电压不稳定的中东市场仅是其中之一的市场,并不影响光电引擎的市场开拓。”

值得一提的是,2015年CSP成为直下式电视背光设计重要的器件。随着电视机从2K到4K,清晰度越高,对光源光通量要求就越高,传统中功率器件亮度已不能很好地满足其要求。而无封装芯片由于能减少发光面积、提高光密度,使光效更高,极大地优化系统结构,在背光领域的渗透率不断提高。

性价比之王—EMC

另一方面,大功率领域曾是光电引擎的“盲点”,但黎兰茂反而表示“功率越大越好做”,目前可以应用在工矿灯、投光灯等大功率照明领域。“光电引擎产品简单化的趋势,切合用户需求,未来的市场相当可观,预计今明两年将是爆发期,最迟不会超过明年。

然而,CSP要广泛应用于照明领域,还面临着技术和性价比两大挑战。一方面,CSP比传统芯片体积更小,对贴片设备的精度要求更高,这要求封装企业对产品线进行改造或更换设备;另一方面,相对于SMD产品,CSP光效与性价比优势还不明显,大多数照明厂家持观望态度。

EMC实则是一种封装材料的变更。它具有高耐热、抗UV、高度集成、通高电流、体积小、稳定性高等特点,在对散热要求苛刻的球泡灯领域、对抗VU要求比较高的户外灯具领域及要求高稳定性的背光领域有突出优势。

产业链之间的技术跨界被认为是未来发展的趋势,光电引擎则是“封装跨界做电源”的体现。但随着封装企业的渗入,对于传统LED电源企业造成一定的冲击。黎兰茂亦坦言,集团旗下的驱动电源项目正承受着巨大的压力,但这份压力难以避免。

简而言之,现阶段国内CSP芯片级封装还处在研究开发期,将沿着提高性价比的轨迹发展。随着CSP产品规模效应不断释放,性价比将进一步提高,未来一两年会有越来越多的照明客户接受CSP产品。

3522vip,新葡萄京官网,EMC自从2014年在LED封装领域开始引进使用后,在室内照明得到大幅发展,迅速成为与SMD和COB相“抗衡”的主流产品。

资本力量巩固产品优势

2、去电源化模组

据了解,EMC目前主要有3030、5050、7070等几种型号,其中3030性价比已经相当突出,光效与COB相差无几。而5050、7070可分别替换3-7W、7-15W COB产品,并可使光源成本节省30%以上。

近日上市企业纷纷披露一季度营收财报,整体来看有产业回暖趋势,黎兰茂透露,两岸光电第一季度业绩将近两千万,尤其是三月份业绩达到一千多万,与去年同期相比,营收增长了一半。“从订单量来说,的确感觉行业呈现回暖的趋势。”

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而后出现EMC的升级版——硅胶材质的SMC,耐热性、抗UV性都比EMC的环氧材质提升了一个等级,未来可能会应用于倒装芯片。虽然其成本提升但功率也相应提升,并且制作过程可延用原来EMC 的封装工艺。

去年LED产业链各端价格均出现大幅下滑,尤其是中上游的芯片封装,价格下滑率高达30%,目前价格已接近冰点并相对稳定,“随着产品的生产量及需求量的增加,成本相对降低,封装仍有少量降价空间,预计今年整个封装行业价格将下滑5%。”黎兰茂说。

近几年,“去电源化”发展得如火如荼,那么“去电源化”到底是什么?“去电源化”就是将电源内置,减少电解电容、变压器等部分器件,将驱动电路与LED灯珠共用一个基板,实现驱动与LED光源的高度集成。与传统LED相比,去电源方案更简单,更易于自动化与批量化生产;同时,可以缩小体积,降低成本。

目前,路灯厂家已经在陆续地导入EMC、SMC的封装产品,未来在中小功率的应用方面也会有一席之地。

但前段时间有封装企业反而传出涨价的通知,由于人工成本、原材料成本的上涨,企业被迫增加封装成本。黎兰茂则表示两岸光电没有涨价的计划,价格暂时保持不变。

“去电源化”方案的低成本优势促使其迅速发展,现在约占LED照明市场10%的份额,主要集中应用在以洗墙灯为代表的对光品质要求不高的场所。随着技术进步,去电源化产品在应用领域上会向吸顶灯、面板灯以及筒灯等高品质照明灯饰领域延伸,预计未来1~2年,可占到30%~40%的市场份额。

大功率优势明显—倒装芯片

成本重压之下,企业纷纷寻求并购整合,为扩产降低整体成本、为延伸产业链寻找新的利润,“两岸光电暂时没有并购、收购的计划”,黎兰茂表示公司致力于产品的研发及推广,保证产品品质,为求将自身产品做到极致。“未来两岸光电也将走资本市场,目前两岸光电已在新四板上市,未来争取光电引擎项目在新三板或创业板上市。”

就目前而言,电源化产品还存在“频闪”和不稳定性等方面的问题。这导致去电源化产品只能用在户外远距离照明,而无法用在室内高端照明场所。一旦频闪瓶颈被突破,去电源化技术将冲击整个电源生态圈。从长远来看,去电源化由于具有较高性价比将有较大的市场发展空间。

倒装芯片具小尺寸、功能性能增强、高可靠性、散热快的优点,但发展早期由于成本等原因,下游终端市场保持沉寂,近几年的技术突破使其应用范围越来越广,所占市场份额迅速提升。大部分封装企业已经将此封装技术作为重点研发、创新的方向。

部分业内人士反映,有些企业上市仅是为了圈钱套现,黎兰茂并不认同这种做法,他认为这样对于企业未来的发展并不利,企业上市后只关注如何圈钱进行资本运作,而不再以产品为中心,实为忘本。倘若企业强大的支柱产品,则难以生存下去。“上市的目标是运用资本更好巩固自身产品,并以此持续开发新产品。”黎兰茂强调。

3、倒装LED技术

目前倒装LED技术在大功率产品上和集成封装的优势较大,但在中小功率的应用上,成本竞争力并不强,且工艺颠覆带来的前段设备成本提高还需要一段时间消化。

产品创新维持企业健康

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背光市场提速—CSP

目前两岸光电的产线分为两大部分,一是灯珠产品,另一部分是COB倒装产品。现阶段倒装COB已经实现自动化的制程,产能可达到1天1万片,在行业内属于领先地位。

“倒装芯片 芯片级封装”是一个完美组合。倒装LED凭借高密度、高电流的优势,近两年成为晶元光电、普瑞光电、三安光电、德豪润达、晶科电子等LED芯片企业研究的热点和LED行业发展的主流方向。

无可厚非,CSP是时下封装行业最具话题性的封装形式,它光效低、焊接困难、光色一致性、成本价格高,但发光面小、高光密度、颜色均匀、体积小可增加应用端灵活性、成本下降空间潜力大,尤其在LED球泡灯、LED灯管等具极佳设计灵活度,成为各大企业争相抢夺的蓝海市场。

按照倒装技术发展的势头来看,正装产品正有逐渐淡出市场之势,两岸光电正在逐步完成主营方向从正装产品转向倒装产品的过渡,目前倒装产品比例已达到60%,但黎兰茂表示并不会完全转为倒装产品,“因为部分客户仍然需要正装产品,毕竟目前来说倒装的价格相对正装的贵一点。”

当前CSP封装是基于倒装技术而存在的。相较正装,倒装LED免去了打金线的环节,可将死灯概率降低90%以上,保证了产品的稳定性,优化了产品的散热能力。同时,它还能在更小的芯片面积上耐受更大的电流驱动、获得更高光通量及薄型化等特性,是照明和背光应用中超电流驱动的最佳解决方案。

现阶段,CSP在LED背光领域、手机闪光领域的市场份额正保持增速提升,但在照明领域依然少有企业能实现量产。因为在同等光效的前提下,CSP无论是光效还是性价比对于已经成熟的中功率SMD来说优势还不明显。并且目前大部分CSP是基于倒装芯片上开发,而倒装芯片的良率和光效尚未达到正装芯片的效果。同时,生产CSP的企业还不够多,规模效应不明显,成本未能下降到普及范围。

搭乘光电引擎发展的快车,黎兰茂对于两岸光电的发展满怀信心,“争取2016年达到1.5亿~2亿的目标。”

从“光源体积更小、光效更高”的角度来看,倒装LED无疑是未来的发展趋势。目前,倒装芯片技术已经相对成熟,光效持续提升,已经进入起量阶段。2019年倒装LED出货额占比可增加至32%。随着越来越多LED厂商投入倒装LED技术领域逐渐形成规模经济,将有机会促使成本进一步下滑,预估2017年倒装LED将达到55亿美元的规模。

颜色一致性高—RP

具体来看,在产品方面,2016年两岸光电将侧重在两方面产品的研发:一是正装及倒装LED灯丝灯条,目前已经在研发阶段;二是倒装大功率产品,如适配200W以上的工矿灯产品。纵使国内产品同质化风气严重,但两岸光电十分注重产品的创新,黎兰茂表示公司坚持每年推出2至3款新产品,并迅速推向市场,占领份额。“产品好比贯穿企业的血脉,若没有新鲜的血液进入,企业的发展则不健康。”

现阶段,良率不高、工艺制程方面尚不成熟,加大了倒装芯片的市场化难度。未来,芯片与封装需要通力合作,制造出低成本、高效率、高性能的倒装LED以满足市场需求。

RP封装技术的相对性能较为突出:一是荧光粉体远离LED芯片,荧光粉不易受PN结发热的影响,延长光源的寿命;二是荧光粉远离芯片设计的结构有利于光的取出,提高光源发光效率。三是光色空间分布均匀,颜色一致性高。

在市场方面,两岸光电通过具有针对性的产品定位及兼具品质性价比的中高端产品进行推广,维护老客户同时深度挖掘潜在客户,如美国、英国、土耳其等高端市场,也会开发埃及、印度等对于产品要求相对较低的市场,扩展两岸光电在全球市场的份额。

4、EMC封装

近年来,紫外激发的远程封装技术引起人们的高度关注,相比传统紫外光源,拥有独一无二的优势,包括功耗低、发光响应快、可靠性高、辐射效率高、寿命长、对环境无污染、结构紧凑等诸多优点。但目前来说相对进展缓慢,研发投入的企业为数不多。

黎兰茂还透露,公司在一到两年内或将在国外各重要市场设立办事处或销售机构,招聘当地人员进行推广,更具“吸引力”。

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高度集成—AC LED

责编:颖子

EMC是指环氧塑封料,具有高耐热、抗UV、高度集成、通高电流、体积小、稳定性高等特点,在对散热要求苛刻的球泡灯领域、对抗UV要求比较高的户外灯具领域及要求高稳定性的背光领域有突出优势。

今年,SMD IC、AC-COB成为各大封装企业的主推产品,国内封装企业尤为突出。似乎 “封装企业不再主推封装,反而是‘跨界’做AC模块,做集成类光源”。

EMC自从2014年在LED封装领域开始引进使用后,在室内照明得到大幅发展,迅速成为与SMD和COB相“抗衡”的主流产品。

AC LED可减少灯具驱动成本20%-30%,有效避免因驱动电源造成LED灯的损坏,并符合简单化、高度集成的发展趋势,但散热差、稳定性低、频闪等问题致使其迟迟未能真正市场化。近两年AC LED技术得到突破,尤其是首尔半导体在这一领域不遗余力的推进,其产品已经能改善 AC LED 本身的光频闪问题,而且可以实现智能照明功能。

据了解,EMC目前主要有3030、5050、7070等几种型号,其中3030性价比已经相当突出。2015年光亚展上,随处可见的3030封装产品,除了国内瑞丰、斯迈得、鸿利、天电以及亿光,还有欧司朗、首尔等国际大咖都布局3030。

各封装形式相互交叉

斯迈得项目总监张路华认为,目前从封装产业技术趋势来看,EMC会以3030为中心向两个方向发展:一个是往小的方向走,主打国内PCT的市场;另一个封装趋势是往大的方向走,主打COB的市场。比如,3~5瓦的产品,EMC的成本比COB的便宜很多,但可以达到相同的效果。预计未来5050/7070会替换COB的15瓦以内的产品。

正因为有各种封装形式的百家争鸣,才有封装产业的良性竞争健康发展。封装技术多样化是技术创新的结果,也是为了适应LED不同领域或场所的不同应用需求而产生。每一种封装形式都有其特定的应用优势并形成针对性的市场,不能盖棺而论哪一种封装形式将成为主流,在相当长一段时间每种封装形式都将会各自占据一部分市场。

5、高压LED封装

“COB、EMC、倒装、CSP等技术各有优势,而且相互之间是交集关系而不是孤立关系,如COB、CSP侧重封装形式,EMC侧重封装材料,而倒装主要是芯片类型及其对应的芯片安放方式,所以它们相互交叉和融合。”国星光电副总经理、研发中心主任李程博士如是说。

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佛山市中昊光电科技有限公司副总经理王进华亦持同样观点:“他们在封装应用领域会有所交叉,但各有特色。”

当前LED价格战厮杀激烈,电源在LED整灯中的成本中占比突出,如何节省驱动成本成了LED驱动电源企业关注的焦点。高压LED可以有效降低电源成本,被认定为行业未来的发展趋势之一。

福建天电光电有限公司孙家鑫博士从每种封装形式的应用领域来分析,“COB适合商照类灯具,注重光色和光品质;倒装适合应用在手机闪光灯以及路灯等方面;CSP在LED背光领域、手机闪光灯的市场一直在增长;EMC在市场容量最大的替代型灯类市场占据较大的市场份额,如灯泡、灯管、面板灯、筒灯等已在大量使用EMC灯珠。

目前,提高LED亮度普遍的做法是放大芯片尺寸或加大操作电流,但不易在根本上解决问题,甚至可能会引发新的问题,如电流不均、散热不畅、Droop Effect等,但高压芯片提供了较佳的解决方案。

昭信光电常务副总经理吴大可则认为EMC比较符合中国行业发展现状,它属于技术改良,“COB严格不是封装形式的创新,它是基于成本压力的大功率光源模块。CSP对中小型企业影响不大,一般都是处于市场跟风的路径,相反大企业有先发压力,亟待在先进技术上先发制人。”

高压芯片的原理其实是采用了化整为零的概念,将尺寸较大的芯片分解成一颗颗光效高且发光均匀的小芯片,并通过半导体制程技术整合在一起,让芯片的面积充分利用,更有效地达到亮度提升的目的。从整灯的角度而言,高压芯片搭配IC电源,电源承受的电压差变小,除了增加使用寿命外,也可以减少系统的成本。

“未来哪个封装形式更适合市场,主要还是取决于市场对价格的接受度。”木林森股份有限公司市场总监孙少峰总结道。

6、COB集成封装

责编:颖子

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COB集成光源因更容易实现调光调色、防眩光、高亮度等特点,能很好地解决色差及散热等问题,被广泛应用与商业照明领域,受到众多LED封装厂商的青睐。

自2010年开始,COB逐渐被市场所接受,尤其在2012年,国内主流封装厂对COB光源技术的研发力度逐渐加大,市场对COB光源接受度越来越高,性价比也日趋合理。

直到2015年,COB在商业照明领域发展迅速,尤其配合反光杯或透镜的形式,已经成为目前定向照明主流解决方案,且带来的光品质的提升,目前单个大功率器件无法匹敌。COB光源也一跃成为中功率商照灯具的首选光源。

自2014年开始,以Philips Lumileds、普瑞、西铁城、三星为首的国际知名大厂,陆续在高光效COB领域推出新品,以期打造高品质、高光效的COB格局。同时,国内外COB之间的差距进一步缩小,预计,国产COB企业或将完全实现对常规进口COB产品的全面替代。

现阶段COB正面临着定制化需求的过程,未来COB市场将会向标准化产品方向发展。由于COB上下游的配套设施比较成熟,性价比也较高,一旦通用性解决,将进一步加速规模化。

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