LED照明行业新风口之下,CSP封装能否分一杯羹?
2020-09-08 01:46 [编辑: Andygui]

在LED照明市场相对稳定成熟的阶段,新事物与新技术依旧层出不穷,推动行业的触角不断向更多新领域延伸。近几年来,基于大环境需求的变化以及行业差异化发展的诉求,LED照明行业逐渐形成了许多新的发展趋势,市场细分化趋势越来越明显,商机亦随之增多。

从照明、显示等应用端来看,智慧城市建设加快了智慧路灯和智慧商显产业的发展,推动了城市道路照明、景观亮化的升级;物联网技术的发展以及节能环保意识的提高带动了智能/健康照明的需求增长;超高清显示时代催生了Mini/Micro LED、柔性显示等新型显示技术,LED产业上下游各个环节,无论是厂商还是产品本身,均迎来了新的发展机遇与挑战。

以封装端的CSP产品为例,CSP正在不断渗透更多的应用市场。那么,CSP能否在智能/健康照明、城市照明升级等新风口之下分一杯羹?答案是肯定的。

技术突破+成本下降,CSP将立足于LED照明行业新时代

曾经号称要“革传统封装的命”的CSP并没有掀起乘风破浪之势,相反,由于受尺寸限制,CSP LED不能使用需要焊线的正装或垂直芯片,只能使用倒装芯片或薄膜倒装芯片,进而面临高精度芯片排片、荧光膜工艺、白墙工艺、切割、分光分色等难题,其技术含量、制程复杂程度以及设备的要求其实并不比传统封装业来得简单,以至于CSP早期主要应用于背光、闪光灯和车灯领域,在其他应用市场的占有率相对不高。

但为了实现差异化竞争,随着CSP技术的逐步成熟,目前已有厂商开始推广CSP在高端照明领域的应用。

目前CSP LED的一般结构可分为有基板和无基板,也可分为五面发光与单面发光。但为实现CSP LED小尺寸、大电流、高可靠性的目的, CSP LED一般采用陶瓷基板+薄膜型倒装芯片制造单面发光,但这样一来,和陶瓷封装相比,其不占优势。

为进一步降低成本,以日亚、三星、晶能为代表的新一代CSP技术已经摒弃了基板,实现高良率的单面出光CSP。不带基板的好处:热阻低,热量相对容易导出来;省去了基板,成本低。

以晶能的CSP LED产品为例,尺寸1.0mm—2.7mm,功率为1W—10W,适用SMT贴片,采用特殊硅胶、高反射白胶和复合金属导电柱,降低CSP使用过程中的失效风险,降低应用基板的成本,同时大幅提升CSP测试编带的生产效率。

图一 新一代CSP复合结构
(来自晶能,黄色为荧光膜、灰白为硅胶、深灰为高反射白胶)

技术成熟加上成本的降低,CSP在道路/隧道照明等要求高性价比、灯具小型化以及文旅景观等特色化现代照明等应用场景,CSP将与COB、EMC高功率产品形成正面竞争,有机会赢得更多的市场份额。

但是,CSP目前也面临一些挑战。

一方面,针对市场需求变化,新产品的材料、设备、制程等环节需要进行专项攻克。就CSP而言,市场配套,光学设计,结构及贴片服务等方面都需要重新开发。

另一方面,产品切换投入大。对于成熟的照明厂商,配套光源的物料通常是固定的,因此,切换光源会带来物料变更时间和成本等问题。不过,相关厂商不断突破CSP的技术难题,成本也在逐步下降。鉴于此,随着整体照明升级的需求持续增长,CSP在高端照明等应用领域的前景非常可期。

体积小、高光密度和高性价比,CSP在道路照明等户外市场优势明显

近两年来,智慧城市建设的推进及城市照明建设的节能化和特色化,推动了各地掀起户外照明改造潮。隧道、公路、桥梁等照明灯具的更换需求不断提高,刺激了LED照明产业链各环节产品的发展。

CSP具有发光点小,无支架,光源小等特点,适合做小角度产品。以晶能CSP为例,其透镜可以做到15度内,能够满足隧道灯、路灯、高杆灯等灯具产品的要求。尤其是,CSP性价比较高,可以替换目前主流的EMC或陶瓷方案。其中,相比性能相当的陶瓷封装,CSP的成本可降低30%以上,是一种高性价比的方案。

据了解,晶能的CSP产品已成功示范应用于云南文山丘北县椒莲广场灯、重庆石柱至石黔段隧道灯及江西高速隧道灯等多个项目。

图二 云南文山丘北县椒莲广场灯
(采用的是晶能5000K,Ra80的CSP2727光源,
呈现出夜晚如同白昼一样的效果,且无太阳的炙热感。)

图三 重庆石柱至石黔段隧道灯
(采用的是晶能5000K,Ra70的CSP1919光源。)

针对隧道灯、高杆灯等户外照明应用,晶能推出了CSP1919和CSP2323两款产品。目前CSP1919可达180~190Lm/W @350mA/25℃, CSP2323可达190~200Lm/W@350mA/25℃,色温为4000K。

此外,针对户外景观照明市场,晶能正在推广白光产品,同时还在开发彩光的CSP。目前,晶能用于隧道灯、路灯和景观灯的CSP产品本身均可达到运用需求,只要客户的切换时机一到,CSP的出货量将大幅提高。

高显指、高光效、混光一致性高,智能/健康照明市场应有CSP一席之地

2019年以来,智能照明的市场规模以超预期的速度在增长,产品应用亦逐渐往更多应用市场延伸。从家居照明、商用照明到建筑、景观照明等领域,照明灯具均在往智能化和健康化方向发展。

以家居照明市场为例,随着物联网技术和无线通信技术的起飞,智能家居市场进入了繁荣发展阶段。作为智能家居的重要组成部分,智能照明在家居市场的渗透率开始不断提升,吸引更多国内外大厂追加投资,进一步加大产品在色温调节、混光颜色一致性及显示指数(CRI)等方面的研发力度,以期更好地匹配智能照明市场的需求。

CSP在显示指数和混光颜色一致性上表现出色。CRI方面,CSP可实现高显指。

同样地以晶能为例,混光颜色方面,特别是要求发光面小的模组上,利用CSP器件本身的小尺寸特点,暖色CSP和冷色CSP间隔进行排列,混光颜色一致性高,可实现双色温小角度,而其它封装形式的产品,无法做到。

然而,传统的COB采用点粉工艺,混光颜色不纯,混光时颜色不易控制,只能通过牺牲良率来实现良好的颜色一致性。因此,在混光颜色一致性上,CSP相对于传统COB,优势较为明显。

此外,基于CSP体积小的特点,可以通过不同颜色分布,形成颜色调节的效果,满足智能照明的需求。

图四 晶能CSP双色温光源商照筒灯效果图

为应对智能照明应用的需求,晶能推出了CSP1111和CSP1313产品,功率为0.5~1.5W,电压有3V/6V可选,并且可以通过双色温贴装及做成DOB形式,进行调光调试及模块化控制。CSP1111和CSP1313未来将打入全光谱健康照明应用(针对护眼灯和教室照明)。

结语

综上,尽管目前CSP使用量最大的应用仍是电视背光和手机闪光灯领域,但凭借其在背光等领域的技术积累和尺寸小,高光密度高,价格低,高光品质及高可靠性等特点,CSP将与EMC、COB产品抢占市场份额,未来或有望在路灯、隧道灯、景观灯等户外照明,智能灯带、智能家居和教室健康照明等室内照明等领域展露风采。(文:LEDinside Janice)

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