LED照明应用的二次光学设计

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资料介绍

　　LED光源应用将继LCD背光源应用需求高峰后，逐步转向至LED一般照明应用上。但与LCD背光模组设计不同的是，LCD背光模组较不用考量光型与照明应用条件，以单位模组的发光效率要求为主；但LED照明应用除亮度要求外，必须额外考量光型、散热、是否利于二次光学设计，与配合灯具设计构型要求等，实际上对于LED光源元件的要求更高。

　　早期封装技术限制多散热问题影响高亮度设计发展

　　早期LED光源元件，封装材料主要应用炮弹型封装体，在高发光效率的蓝光LED初期使用相当常见，而在智慧手机、行动电话产品薄型化设计需求推进下，采用表面黏着（surf ace-mountdevices；SMD）型态的LED光源需求渐增，而采用表面黏着技术设计的LED光源元件，可利用卷带式带装材料进料加速生产加工效能，透过自动化生产增加加工效率外，也带来LED封装技术的新应用市场，加上后继磊晶结构、封装技术双双进步相互加持，LED光源材料发光效率渐能超越传统灯具表现。

　　以照明应用需求观察，照明灯具对于发光效能的要求越来越高，而LED光源目前左右光输出效能的技术关键，发光效率主要由磊晶、晶粒与封装技术方案左右表现。目前磊晶的单位发光效率已经发展趋近极限，发光效率可再跳跃成长的空间相对有限，而持续加大晶粒面积、改善封装技术，是相对可以大幅增加单位元件发光效能的可行方案。但若要能再提升元件的性价比，晶粒面积增大化较无成本优化空间，反而是封装技术选择将直接影响终端材料元件的成本，也就是说，封装技术将成为照明用LED的成本关键。

　　晶片级封装导入LED体积小、可靠度高

　　晶片级封装（ChipScalePackage；CSP）为2013年LED业界最热门的封装技术方案，其实CSP在半导体业界并不是新技术，只是在LED光源元件应用上尚属新颖的先进技术。在传统半导体晶片级封装应用目的，在于缩小封装处理后的元件最终体积，同时以改善散热、提升晶片本身的应用可靠度与稳定性为主。而在LED发光元件的晶片级封装主要定义为，封装体与LED晶片接近或是封装体体积不大于晶片的20%为主，而经晶片级封装的LED本身也必须为功能完整的封装元件。