科銳(Nasdaq: CREE)作為全球LED外延、芯片、封裝、LED照明解決方案、化合物半導體材料、功率器件和射頻于一體的著名制造商和行業領先者，在歸納總結照明級LED技術發展的重要基礎之上，于2013年率先提出“高密度級LED技術”的概念，并全力發展高密度級LED技術與產品，通過堅持不懈的創新來繼續引領LED照明變革。科銳指出作為LED照明核心部件的LED封裝器件，將朝著尺寸越來越小，性能越來越高的方向前進。科銳將LED封裝器件性能/LED器件尺寸定義為OCF(Optical Control Factor，光學控制因素)，用以衡量LED封裝器件為LED照明生產商所帶來的價值。當光學控制因素OCF越高(LED封裝器件性能越高 & LED封裝器件尺寸越小，或LED封裝器件性能越高 & LED封裝器件尺寸不變，或LED封裝器件性能不變 & LED封裝器件尺寸越小)時，我們在單位尺寸內將能夠獲得更為優異的性能，并帶來更高的價值。
圖1. 高密度級LED技術引領市場
圖2. 高密度級LED技術光學控制因素
LED前端技術的突破，將為后端照明應用帶來更多空間和機遇。擁有高光學控制因素OCF的高密度級LED封裝器件帶來重要價值。首先，尺寸足夠小、性能足夠高的LED封裝器件能夠帶來比普通LED封裝器件更多的創意和發揮的空間，從而挑戰傳統設計概念，同時結合智能照明技術，將為LED照明創造“富有情感”的智能體驗，使得產品實現差異化，占據高附加值的領地。光將不再只是簡單的照明，更會是超越照明，不再只是一種產品，更會成為一種滿足人們生活的定制服務。當現在的人們用著便攜式的平板電腦和智能手機進行網上沖浪或與親朋好友網絡溝通時，是否還會記得二十年前我們曾經認為無比先進的286、386計算機呢?現在回想起來，曾經那么神秘領先的機器運行速度是那么的緩慢，體積又是那么的龐大……
圖3. 計算機和電話機發展歷史的啟示
再者，擁有高光學控制因素OCF的高密度級LED封裝器件意味著高投資回報。LED照明制造商能夠在相同的物理空間和光學配套投入上，獲得更大的回報產出。由于高密度級LED封裝器件尺寸足夠小，所以在相同的物理空間內可以排布更多數量的產品，同時其每顆產品又擁有更高的性能，從而可以滿足高流明輸出等應用領域的需求。這就好比在一塊面積固定的老舊住房所在的土地上進行改造，建設高樓大廈。在同樣的土地面積(相同的物理空間)內可以建設更多更高的樓房(排布更多數量的高性能產品)，從而為土地開發商(LED照明生產商)帶來更高的回報。
總而言之，擁有高光學控制因素OCF的高密度級LED封裝器件將使得實現體積更小、照明性能更高、照明品質更佳、系統成本更低、照明設計更靈活、照明產品更富有創新性的新一代LED照明解決方案成為可能。這將不僅僅為現有LED照明存量市場提供更好的解決方案，更會為今后LED照明新增市場帶來更多想象空間和發展機遇。高密度級LED技術的不斷提升，為LED照明市場提供可持續性的前進動力。
在高密度級LED技術研發方面，科銳于2014年3月宣布白光功率型LED實驗室光效達到303 lm/W(在標準室溫環境、相關色溫5,150 K和350 mA驅動電流條件下，實測得到LED光效為303 lm/W)，再度樹立LED行業里程碑。實驗室光效突破300 lm/W的屏障，不只是研發記錄上的突破，更將為LED照明行業帶來深遠的影響!303 lm/W提升了LED性能邊界，將進一步帶動在單位尺寸內包括光效、光輸出、光品質等LED照明各項性能的全面提升。業界著名國際專家美國加利福尼亞大學圣巴巴拉分校固態照明與能源中心主任Steven DenBaars教授稱贊：“這真是令人矚目的成就!能夠取得這一水平的LED光效，將擴大固態照明產業的潛能，帶來更小尺寸和更低成本照明解決方案，甚至取得比預期中要更為顯著的能源節約。”
在高密度級大功率LED封裝器件產品開發方面，科銳目前推出了XLamp? XP-L LED、XLamp? XB-H LED、XLamp? XQ-E LED等三款產品，在保證優異光品質的前提下，使得更小尺寸的LED封裝器件實現了更高的光效和流明輸出。例如，科銳XLamp? XB-H LED綜合了前代產品XLamp? XP-G2 LED的性能和XLamp? XB-D LED的封裝尺寸，設立了大功率LED器件的新標桿。XLamp? XB-H LED的封裝尺寸僅為2.45mm×2.45mm，在溫度25 °C和功率1 W條件下能夠提供最高可達175 lm/W光效。與同樣性能水平的XLamp? XP-G2 LED相比，XLamp? XB-H LED的封裝尺寸僅為其50%。而與同樣封裝尺寸的XLamp? XB-D LED相比，XLamp? XB-H LED在相同光效條件下的流明輸出是其3倍。擁有高光學控制因素OCF的XLamp? XB-H LED能夠為照明生產商提供更高亮度和更好光學控制，從而幫助在不犧牲可靠性的前提條件下提高設計靈活性、提升性能、降低系統成本。
圖4. 高密度級大功率LED封裝器件產品開發
在高密度級COB器件產品開發方面，科銳目前推出了XLamp? 1310 LED、XLamp? 1520 LED、XLamp? 1850 LED、XLamp? 2590 LED。在優異光品質的前提下，使得更小發光面(LES)尺寸的COB器件實現了更高的中心光強和流明輸出。例如，科銳XLamp? CXA1850 LED綜合了前代產品XLamp? CXA3050 LED的性能和XLamp? CXA1820 LED的發光面(LES)尺寸，設立了COB器件新的標桿。XLamp? CXA1850 LED的發光面(LES)尺寸僅為12mm，光通量超過9,000 lm，能夠使得LED照明解決方案在保持與70 W陶瓷金鹵燈相同中心光強和光品質的前提下，功率消耗降低一半。與同樣性能水平的XLamp? CXA3050 LED相比，XLamp? CXA1850 LED的發光面(LES)尺寸僅為其50%。而與同樣發光面(LES)尺寸的XLamp? CXA1820 LED相比，XLamp? CXA1850 LED在相同光效條件下的流明輸出是其2倍。
圖5. 高密度級COB器件產品開發
高密度級LED技術同樣適用于LED模組產品的發展。科銳于2014年3月推出了業界首款8,000 lm LMH2 LED模組，從而在相同外形尺寸的同一個光源體系中形成了850 lm、1,250 lm、2,000 lm、3,000 lm、4,000 lm、6,000 lm、8,000 lm的豐富產品選擇，滿足不同天花頂高度照明應用的高流明輸出需求，并且不需要犧牲光品質和可靠性。LED模組的尺寸保持不變，同時LED模組的性能在不斷提升，這就是高密度級LED技術所帶的巨大變化。8,000 lm LMH2 LED模組為會議中心、機場、禮堂、商場等應用場所提供性能不打折扣且簡單易用的解決方案。8,000 lm LMH2 LED模組針對150 W陶瓷金鹵燈替換而優化設計，功率僅為其63%，壽命則是其3倍。
圖6. LED模組產品高密度級演變
高密度級LED技術是LED照明發展歷程中的一個重要突破，如同“摩爾定律”一樣，歸納了LED照明的宏觀發展，將成為LED照明行業發展的重要指南。眼下各種LED技術路線，正裝技術、倒裝技術(flip-chip)以及坊間熱議的“免金線封裝”(CSP, Chip Scale Package)看似五花八門，但正本清源，經過綜合分析和對比，我們可以清晰地摸索出LED技術發展的規律，各種技術路線努力的方向不外乎都是為了可以在更小的LED芯片面積上耐受更大的電流驅動，并獲得更高的光通量以及薄型化等特性，從而獲得更好的性能(發光效率、發光強度、產品壽命、流明成本等)。這就是高密度級LED技術!這就是高密度級LED時代!
高密度級LED技術將為LED照明帶來了顛覆性的創新，未來LED照明又將迎來新一輪的發展浪潮。光將不再只是滿足人們基本的照明要求，更將成為一種服務。LED照明與智能技術的結合，如LED智能家居照明、LED智能零售照明、LED智能辦公室照明、LED智能工廠照明等一系列特色照明將會幫助開啟更為廣闊的市場，亦如計算機、智能手機等給人們所帶來的巨大改變。
在技術突飛猛進的時代，總會有一些保守的聲音會說“現在的技術水平已經足夠好了，我們接下來把產品做做便宜就可以了”。逆水行舟，不進則退。如若滿足于現有技術水平，必將在未來的市場競爭被動挨打，甚至被淘汰。打個很簡單的比方，現在即便把傳統功能性手機做得再便宜，它還有多少利潤空間，它還能與智能手機進行對抗嗎?國際業界的動態非常值得我們關注。美國能源部于2014年4月發布了最新的固態照明研究與開發多年期項目計劃(2014 Solid-State Lighting Research and Development Multi-Year Program Plan)，從中我們可以了解到美國能源部對于LED封裝器件和LED燈具未來發展的規劃。LED封裝器件冷白光光效2020年光效達到231 lm/W，長期目標為250 lm/W。LED封裝器件暖白光光效2020年達到225 lm/W，長期目標為250 lm/W。LED燈具光效(由美國能源部支持的項目)2020年達到近180 lm/W，長期目標為>200 lm/W。管中窺豹，以上這些規劃和數據，應該說給很多滿足技術現狀并認為LED性能已經足夠高沒必要更高的業者提出了警醒。當強大的國際同行們設定更為長遠宏大目標的時候，我們更不應該為眼前所取得的小小成績而沾沾自喜。半導體行業和手機行業的成長軌跡就是一個很好的參照。堅持持續創新的企業脫穎而出，而固步自封的企業，哪怕早期有所成就，卻因沒能緊跟行業迅猛發展的步伐而只有今兮在何方的感慨!
表1. 美國能源部對于LED封裝器件發展規劃
圖7. 美國能源部對于LED燈具發展規劃
高密度級LED技術將會成為一個重要航道，幫助企業從群雄混戰的紅海市場駛向廣闊無垠的藍海市場。根據眾多國內外業界機構的預測，LED在照明中的滲透率在接下來幾年內將會有一個快速的提升，在2020年左右更將達到45%左右。屆時的LED照明燈具是否還是現在的樣式?LED在完成了照明替換市場之后，在照明新增市場又會以一個什么樣的形態出現?這些都需要我們從現在開始就要認真考慮并且有所準備，從而實現從“制造”到“智造”的鳳凰涅槃，并在未來的市場競爭中處于更為有利的地位!
參考信息：
1. 美國能源部2014年4月“固態照明研究與開發多年期項目計劃”Solid-State Lighting Research and Development Multi-Year Program Plan
2. 美國能源部2014年1月“固態照明研究與開發研討會”2014 Solid-State Lighting R&D Workshop
備注信息：
科銳將參加6月9-12日在廣州琶洲展覽館舉辦的2014廣州國際照明展。科銳展臺位于A區4.1館B02展位，屆時將展出科銳最新一代高密度級LED技術和產品，敬請蒞臨參觀。科銳中國微信公眾平臺現已開通，敬請搜索微信號Cree_China或掃描以下二維碼進行關注。
