HVCOB高显色性LED照明灯具应用项目计划书

1、HV COB 高显色性 LED 照明灯具应用技术研发项目立项报告HV COB 高显色性 LED 照明灯具应用技术研发项目组、项目概要随着人们生活质量的不断提高，LED照明显色性越来越得到重视， 而 LED 光源品质的关键因素在于高光效和高显色性，尤其是室内环 境，对显色性要求更高。室内照明光源要求具备高发光效率、足够亮 度的同时， 还应该接近自然光的色温和高的显色指数， 客观地显示物 体的明暗度与色彩性， 获得人眼直接观察外部景物的真实效果。 而现 有的LED制造水平受到芯片、驱动方式、圭寸装等技术的制约，无法满 足现代LED照明光源对高光效、高显色性的要求。针对以上问题， 公司与台湾海立尔股

2、份有限公司科研中心展开产 学研合作，共同研发HV COB（显色性LED照明灯具应用技术，创新 采用HV LED的晶片生产技术，其高压发光二极体电路及其二极体发 光装置导通电压典型值达135V,比一般LED晶片本身电压高至少12 倍的电压，将HV LED加上整流电路，能恒时发光提供了更高的发光 效率，同时也能够应用在高压 DC驱动的照明市场；采用COB封装技 术，提升白光LED封装工艺，将匹配好的多颗蓝色及红色芯片直接封 装在金属基印刷电路板上， 具有减少热阻的散热优势， 且具有高圭装 密度、高出光密度、高显色性的特性，在高功率 LED薄型化封装需求 下具有低成本、 应用便利性与设计多样化等优势

3、。 该项目技术突破传 统LED照明灯具，创新实现了 LED高压晶片、COB封装、色光绝配技 术（匹配好的多颗蓝色及红色芯片）和LED照明灯具一体化。本项目技术处于国内领先水平，已于 2012 年 5 月通过教育部科 技查新工作站 L22 查新，结论为“在国内公开发表的中文文献中，未见和查新点相同的文献报道，项目技术具有创新性 : 其中国内有见电 压为55V的高压LED芯片，未见电压达135V的高压LED芯片；国内 有见色光绝配技术 （匹配好的多颗蓝色及红色芯片 ） 、高压芯片技术或 高压集成封装（COB在LED照明灯具中的应用，但未见将色光绝配 技术、高压芯片技术和高压集成圭寸装技术集成应用于

4、 LED照明灯具。” 项目关键技术已经完全攻克， 目前处于研发测试阶段， 将通过追 加研发投资，购进研发检测设备，投入研发力量改进LED高压晶片、COB封装、色光绝配技术，进一步提升 HV COB LED照明灯具的显色 性、光效、散热性等关键技术指标，实现 HV COB高显色性LED照明 灯具应用技术产业化。项目形成产业化后，可实现年产LED光源组件 2050千瓦，年产值约4100万元的生产规模。促进LED产业技术革新 的同时为企业创造巨大的经济效益。“ HV CO高显色性LED照明灯具应用技术研发”属于新一代信息技术产业 - 光电产业 - 半导体照明为主的光电转换核心器件、 光 电子晶体材料

5、与器件产业技术开发领域，响应福建省“十二五”战 略性新兴产业暨高技术产业发展专项规划 和福建省加快战略性新 兴产业发展的实施方案 政策精神， 符合此次福建省发展和改革委员 会组织实施的 2012 年战略性新兴产业技术开发专项重点支持领域。 本项目技术的深层研发将进一步突破我省光电产业高压晶片、 封装技 术瓶颈，有利于我省新一代信息技术产业的技术革新。二、研究开发的目的意义1 、研究开发目的本项目基于目前国内LED照明灯具因芯片、驱动方式、封装技术不完善导致产品普遍低光效、 低显色性现状， 通过与台湾海立尔股份 有限公司科研团队开展产学研合作，共同攻克HV LED芯片、COB封装的行业关键共性技

6、术， 研发一种集色光绝配技术、 高压芯片技术和 高压集成封装技术于一体的LED照明灯具应用技术。顺应高功率LED 薄型化低成本封装、应用便利与设计多样化需求，开发一种低成本、 能恒时发光并具备高发光效率、高散热性、高封装密度、高出光密度 特性的LED照明灯具，通过技术改良及成本降低普及 LED照明灯具， 推动我省LED绿色照明事业的发展。此外，希望通过本项目技术的研发，提高LED照明灯具的科技含 量，从而提升产品质量，促进企业产品升级换代，以应对激烈的 LED 市场竞争，扩大“和谐光电”品牌效益。在推进企业自主创新能力建 设的同时也为本企业带来巨大的经济效益。2、研究开发意义（1）本项目产品创

7、造性的实现了高压芯片技术、 色光绝配技术、 集成封装技术在LED照明灯具上的应用，大大降低LED制造成本，且 所制造的HV COB高显色性LED照明灯具产品质量一流，满足当下人 们对照明绿色化、高效化、小型化的需求，并保护人眼视力，提高人 们的生活质量。（2）本项目技术实现半导体照明为主的光电转换核心器件、光电子晶体材料与器件产业关键共性技术的攻克，弥补单颗 DC LED仅 能低压驱动及ACLED发光效率较DCLED低的缺憾，加强我省LED产 业链中上游芯片技术、 中游封装技术的薄弱环节建设， 填补我国在 HVCOB高显色性照明产品空白，有利于我省 LED产业链的结构调整，发 展壮大。（3）项

8、目技术的普及将扫清 LED照明灯具进入室内照明市场的 技术障碍及成本障碍，为我省LED灯代替传统白炽灯、节能灯，全面 进军室内照明、室外照明市场做出突出贡献。（ 4）本项目技术先进适用，具有巨大的市场推广效益。通过项 目技术的成果转化，可形成产业规模，在促进社会进步的同时，为企 业带来巨大的经济效益， 提高泉州光电产业总产值， 增加当地的财政 收入，从而助推我省经济发展。（ 5）通过与台湾海立尔股份有限公司科研团队技术合作，为企 业积累产学研合作经验， 进一步探讨产学研合作新模式， 为企业技术 创新制度建设夯实基础。（ 6）本项目符合国家提出节能降耗的目标， 是建设资源节约型、 环境友好型社会

9、的选择，通过高压晶片的应用实现了高压直流驱动， 大幅降低AC到DC的转换效率损失，降低散热外壳的成本，可节约电 能 20%-35%。三、国内外技术发展状况与趋势HV LED（高压）芯片与传统DC LED功率芯片相比，HV LED芯片具 有封装成本低、光效高、驱动电源效率高，线路损耗低等优势，权威 研究表明：HVLED将主导未来的LED通用照明灯具市场；相较于 POB 封装，COB封装产品具有更高的散热优势、封装密度、出光特性，更 加适应目前LED薄型化低成本、应用便利及设计多样的封装需求， 在 未来很长一段时间仍是LED封装方式的主流技术；色光绝配技术实现 的光效比采用荧光粉转换原理的暖白光

10、LED的光效要高出30%可同 时达到高效率与高显色性的性能。可见实现 HV LED芯片、COB封装、 色光绝配技术在LED照明灯具上的集成应用，必将成为LED行业发展 的新趋势。目前世界众多厂家在研究高压 LED芯片，Bridgelux最早开始研 发多颗小芯片串联之高压 LED技术；此后晶元光电于2010年底推出 高压LED芯片产品，光效达到120lm/W 武汉迪源等的HV LED芯片 产品也可达到110lmM。但目前国内的厂家应用高压晶片生产的LED照明灯具电压均为55V以下，电压低，耗能高，光电转化效率差，无 法生产出相应的HV COBK显色性照明产品。随着LED技术革命的推进，国内厂商纷

11、纷展开对高压晶片技术、 COB封装技术、色光绝配技术的研究，但目前国内对这三类技术的研 究仍过于松散， 未形成色光绝配技术、 高压芯片技术和高压集成封装 技术在LED照明灯具上的集成应用。如晶元光电首次将高压集成封装 技术用于高压芯片封装， 但未应用色光绝配技术； 东莞市科磊得数码 光电科技有限公司最新研发的新型的大功率LED集成光源，欧司朗光电半导体成功研制的光效高达 110lm/W且显色指数超过90的暖白 光均采用色光绝配技术， 但是并未涉及高压芯片和集成封装技术， 所 生产的LED照明灯具无法实现高光效及高显色性。我司顺应LED行业发展新趋势，通过产学研合作共同研制的HVCOB（显色性L

12、ED照明灯具，首次将色光绝配技术、高压芯片技术和 高压集成圭寸装技术集成应用于 LED照明灯具上，其高压发光二极体电 路及其二极体发光装置导通电压典型值达 135V,比一般LED晶片高 至少12倍的电压，不加外置变压装置可支持各国100V240V的电力 系统。四、前期科研基础与技术负责人情况1 、前期科研基础我司在HV COB（显色性LED照明灯具应用技术研究开发方面已 达到国内领先水平，通过多年来专业的 LED照明灯具研发生产实践， 积累了丰富的LED封装、LED应用先进技术，为本项目进一步完善及 产业化提供有力保障；采用 6 项授权发明专利、 32 项授权实用新型 专利及3项授权外观设计专

13、利技术生产LED光源产品，使其具有与同 行业相比更加突出的光效及显色性指数， 产品市场销路大； 与多所高 等院校及科研机构建立长期技术合作关系， 聚集众多光电领域理论研 究及技术精英，现拥有40名高素质LED技术人才，涵盖电子信息、 电气工程与自动化、电厂热能动力、半导体电化学、半导体材料工艺 设备的设计与研究、 新型高功率半导体器件及应用等多个专业， 研发 团队技术创新能力强；公司拥有坚实的研发基础，一期用地 300亩， 现已完成总建筑面积为37154川，拥有专业的LED封装厂房、应用厂 房，其中生产及技术研发基地4500 ，配备了先进的试验分析与研 究开发成套设备，引进国际最先进全套固晶、

14、焊线、封胶、分光分色 等全自动进口设备。本项目已做好前期 HV COB（显色性LED照明灯 具技术积累、技术人才储备、基础设施建设、设备购置等基础工作， 具备开展项目研发的充分前期基础条件。2、技术负责人情况本项目技术负责人曾舜彬， 1978 年出生，男， 2002 年毕业于泉 州国立华侨大学电子信息专业，大专学历，工程师。拥有扎实的电子 信息理论基础知识及10年LED行业工作经验，精通LED封装所涉及 的生产、工程研发、品质及设备性能等方面。先后担任深圳凯信光电 公司封装工程师、泉州紫欣光电公司LED光源及灯具工程主管及品质 主管、生辉照明（浙江）有限公司封装制造中心 &封装研发部主

15、任工 程师，具备丰富的LED光源封装实践经验。现任我司LED封装事业部 经理，工作业绩突出，在其领导下封装研发部工作有序开展，每年开 发的新产品不少于3项，其中由其主要负责设计的“一种LED散热模 块 的 结 构 和 加 工 方 法 以 及 高 散 热 LED 灯 具 ”（ 专 利 号 ： ZL 200810072212.5）已获国家发明专利授权，“一种白光LED的封装结 构”（专利号：ZL200820229105.4）、“一种表面封装型发光二极管灯 具的封装结构“（专利号： ZL200820229608.1）、” LED 封装用支架及 LED封装结构“（专利号：ZL200920138686.

16、5）已取得实用新型专利 授权。且其为研发部成功主持了“ COB高显色性LED封装技术课题研 讨活动”、“LED高光效光源技术创新活动”、“台湾HV LED应用技术 研讨会”，为加强企业自主创新能力及推进本项目产学研合作主体之 间的技术交流做出了巨大的贡献。作为本项目负责人，曾舜彬先生具备 HV COB高显色性照明灯具研发实施所要求的技术实力、实践经验、创新意识、开拓能力，可为 本项目的顺利开展提供技术支撑及方向把控， 保障项目研发与生产紧 密结合，研发出符合市场需求带动企业增收的高科技LED产品。五、研发方案1、研发内容本项目基于目前LED灯具制造行业中普遍存在的影响 LED灯具光 效及显色性

17、的关键技术问题，提出有效的解决方案：（1）针对AC LED（高压交流电）、DC LED（低压直流电）分别存在发光效率低、 仅能低压驱动的缺陷， 无法恒时发光提供更高发光 效率的问题，本项目采用 HV LED高压晶片生产技术一一具多段临界 电压之高压发光二极体电路及其二极体发光装置。 利用半导体串联数 十颗微晶粒，将HV LED加上整流电路，具有高压低电流特性，能恒 时发光提供了更高的发光效率，同时也能够应用在高压DC驱动的照明市场。（2）针对POB封装技术无法保证高封装密度、高出光密度，而 白光LED封装工艺落后导致荧光粉转化的白光 LED光谱不连续，光谱 质量低，显色性不够高的问题。本项目采

18、用高压 COB集成封装技术， 将多颗芯片直接封装在金属基印刷电路板上，具有低热阻、体积小、高显色性、高封装密度、高出光密度特性，克服白光 LED出光不稳定 及光差现象，使其具备高显色性。（3）针对多数个SMD-LEDS群式封装组成的灯具产生的大量热 能无法被及时疏导并排除，灯具热剧效应及热阻过大，散热性差，易出现光衰现象，进一步影响LED光效及显色性的问题。本项目将SME-LED占设于高导热金属材料基座本体安装面中部，其发热端与基 座本体直接固定连接，PN接线脚分别与印刷电路板导接形成回路， 发光二极管产生的热能直接通过高导热基座本体发散，减少灯具热聚 效益及热阻，提高散热性，从而保障 LED

19、发光性能。2、研发目标本项目研发目标可概括为实现“两大创新”，具体包括：创新一：研发一种采用HV（高压）LED晶片技术，高压发光二极体电路及其二极体发光装置导通电压典型值达135V,比一般LED电压高12倍的LED照明灯具。并实现LED高压芯片技术在LED照明灯 具上的应用。创新二：集成色光绝配技术（匹配好的多颗蓝色及红色芯片）、高 压晶片技术和高压集成圭寸装（COB技术开发一种高显色性 LED照明 灯具。该项目技术生产的HV COB LED高显色球泡灯等照明灯具不加外 置变压装置可支持各国100V240V的电力系统。普遍适用于建筑、 道路、隧道等户外照明及展览馆、办公室、会议室、卧室灯室内照

20、明。3、项目工艺流程显色性HV COB LED封装技术工艺流程序号流程名称1原物料进仓2原物料进料检验3固晶4焊线5荧光粉与AB胶搅拌6点胶7烘烤8切筋9点测分档10编带11入库HV COB LED应用灯具组装工艺流程序号流程名称1原物料进仓2原物料进料检验3锡膏印刷机4贴片机5回流焊6测试灯具7烤机8入库4、技术指标及经济指标(1 )技术指标电压：100V240V光效90lm/W电源功率效率90% 显色指数(Ra)> 90色温：3000K光通量：5001m热阻vC /W(2)经济指标年产光源：2050千瓦年产值：4100万元年销售额：3500万元年利润总额：450万元年纳税：140万元

21、5、项目进展情况表项目 阶段实施时间任务内容研发2011年6月 -2011 年 11 月1、确定项目的总体技术方案（HVLED晶片 技术、色光绝配技术、咼压集成封装技术）；2、确定人员安排及组织实施方式；小试2011年12月-2012年5月1. 形成项目产品；2. 进行项目产品性能检测试验，改进产品性 冃匕，进 步完善咼显色LED照明灯具生产工 艺流程；3. 进行用户试用，建立重点示范用户。中试2012年6月 -2012 年 11 月1. 根据客户反馈意见进 步兀善产品各项 技术指标。2. 进行产品宣传、扩大产品市场知名度。产业化生产2012年12月-2013年6月1. 进行项目产品技术整合，

22、组织产业化生产；2. 形成系统的HV CO覇显色LED照明灯具 技术体系；3. 完善产品售后服务及功能维护，扩大及巩 固产品市场占有率；4. 完成项目结题。六、必要的支撑条件我司与台湾海立尔股份有限公司已建立起长期牢固的产学研合作关系，此次就“ HV COB高显色性LED照明灯具应用技术研发“项 目与台方科研中心展开全面的产学研战略合作， 双方经友好协商已于 2011 年 5 月签订产学研合作协议，合作方式为共同开发，台方负责 提供HV LED晶片技术，配合我方开展项目研发并提供必要的技术支 持。我方自主研发COB高显色LED封装和灯具应用技术，负责本项 目技术的具体实施，并实现 HV COB

23、高显色性LED照明灯具的产业化 生产，并拥有本项目产品在全球范围内生产、销售的权利。我司及台 方公司均具备较强的技术基础及研发实力， 双方的强强联合为本项目 的顺利开展提供足够支撑条件。项目承担单位：和谐光电科技（泉州）公司，成立于 2007 年 4 月，注册资本 2800 万美元，坐落于泉州台商投资区，以生产研发新 型电子元器件、光电子元器件、发光二级管和半导体、元器件专用材 料等为公司主营业务，主要产品包括 LED光源、室内LED照明灯具、 室外照明灯具、LED显示屏和LED景观工程系列产品，在LED照明领 域已形成研发、生产、销售服务于一体的综合性完整产业体系。公司 拥有坚实的研发基础，

24、 一期用地 300 亩，现已完成总建筑面积为 37154 川，拥有专业的LED封装厂房、应用厂房，其中生产及技术研发基地 4500川，配备了先进的试验分析与研究开发成套设备，引进国际最 先进全套固晶、焊线、封胶、分光分色等全自动进口设备；具有较强 的研发实力，职工总数 150 人，其中专职研发人员有 15 人，占员工 总数 10%，包括高级工程师 1 人，工程师 1 人，助理工程师 2 人，技 术人员11人；公司重视LED的技术研发和投入，迄今为止已获得国 家知识产权局授权专利 41 项，其中有发明专利 6 项、实用新型专利 32项、外观设计专利3项，奠定LED产品技术研发的坚实基础，荣 获“

25、国家发明专利企业”、“福建省知识产权的试点单位” 、“泉州市企 事业知识产权试点单位” “泉州市科学技术奖” 等诸多荣誉；公司的 经营状况良好， 2011 年度的销售收入高达 11100 万元，利润达到 1473.6 万元，上缴税收达 98.6 万元，产生较好的经济效益。可见我 司能为本项目实施提供足够的人力、财力、物力等基础支撑条件。项目合作单位：台湾海立尔股份有限公司，于 2006年 8月由台 湾光电著名专家工业技术研究院光电所所长陈明鸿博士成立， 总部位 于台湾省新竹县，是一家高功率发光二极体（LED的全球领导制造 商，同时也是在汽车光源、显示器、电视、交通信号灯和通用照明等 日常用途中

26、使用固态光源的先锋。公司公司拥有全世界合计超过 50 项专利，遍及晶片设计、荧光粉、封装技术、基板、被动元件、 OEIC 整合原件等技术领域。本项目涉及美国 HV LED专利技术已于今年核 定，专利案号US7910395B2这种技术率先结合了传统光源的亮度与 LED的小尺寸、较长的使用寿命及其他优势。公司还提供LED晶粒和LED封装，每年制造的LED数量达数百万颗，全球亮度最高的红光、 琥珀光、蓝光、绿光和白光LED均为其公司所产。为了保持不断地进 步及创新， 海立尔与学术机构和企业伙伴进行密切的交流， 以强化研 发能力。公司投入30%勺人力进行产品研发，使产品走在 LED产业的 尖端，同时拥

27、有量产的技术， 可兼顾降低生产成本以及日渐成长的市 场需求，成为LED产业中具竞争力的供货商。台方雄厚的技术研发实 力为本项目HV LED晶片技术的应用提供有力保障。七、项目成果产业化情况目前公司已积累前期技术成果HV LED晶片技术（专利案号：US7010395B2,高压集成封装（COB技术及色光绝配（匹配好的多 颗蓝色及红色芯片）技术已攻克，并实现以上三种技术在高显色 LED 照明灯具上的应用，产品可通过 high port 2kV 的测试，发光装置导 通电压典型值达135V、色温3000K热阻小于1C /W、电源功率效率 大于90%、显色指数（Ra） 90,产品关键技术指标与计划研发目 标一致，项目关键技术已经完全攻克。项目产品与国内同类产品相比，性能更加稳定，散热性能突出， 可有效减少光衰、降低能耗、延长灯具寿命，具备高显色性、高光效 特性，可降低能耗 30%，产品质量稳定可靠。目前运用该技术制备的 部分高显色LED照明灯具已通过产品CE认证，符合相关的市场准入 条件，已小规模投入市场销售，并应用于酒店、厂区、商场的节能改 造工程项目中， 产品用户使用结果满意。 小规模试产取得了良好的经 济效益： 2011 年总产值达 62