过去一年出现的LED照明十大关键技术盘点(一)

2013-10-14 11:40:52来源: 互联网

OLED(Organic Light-emitting Diodes),中文名称为有机发光二极管,是基于有机半导体材料的发光二极管。OLED由于具有全固态、主动发光、高对比、超薄、低功耗、无视角限制、响应速度快、工作温度范围宽、易于实现柔性和大面积、功耗低等诸多优点。目前OLED已在手机终端等小尺寸显示领域得到应用,在大尺寸电视和照明领域的发展潜力也得到业界的认可。OLED已经被视为21世纪最具前途的显示和照明产品之一。

  而OLED,正是从2012年正式登上了照明的舞台,虽然目前只是一个小角色,但是对LED有不小的替代威胁。

  在4月的法兰克福展上, Philips首次展示出最新OLED技术的Lumiblade OLED GL350 面板,每片GL 350 OLED面板尺寸约155平方公分,亮度可达115LM。

  

  而在2012年5月8日-11日的美国拉斯维加斯照明展上,Philips再次展出了一个OLED镜子的产品,它会自动感应人体的接近与否,自动把周围的OLED光源模组做调整,中间变暗变成具备镜子的效果。成功的将智慧灯具和OLED的概念整合在一起。

  

  作为全球照明市场领导品牌的Philips,押宝OLED的意味非常明显。

  但是,OLED应用于照明领域,光效却是一个不小的考验。在显示领域OLED亮度达到100~300cd/cm²就可以得到应用,然而在照明用途中,亮度至少要达到1000~3000cd/cm²。未来几年,OLED与LED在照明领域的此消彼长的速率,将取决于OLED光效追赶的进度。

  关键字二:PSS

  PSS(Patterned Sapphire Substrate),也就是在蓝宝石衬底上生长干法刻蚀用掩膜,用标准的光刻制程将掩膜刻出图形,利用ICP刻蚀技术刻蚀蓝宝石,并去掉掩膜,再在其上生长GaN材料,使GaN材料的纵向发展变为横向。一方面可以有效减少GaN外延材料的位元错密度,从而减小有源区的非辐射复合,提升内量子效率,减小反向漏电流,提高LED的寿命;另一方面有源区发出的光,经GaN和蓝宝石衬底接口多次散射,改变了全反射光的出射角,增加了倒装LED的光从蓝宝石衬底出射的几率,从而提高了光的提取效率。

  

  因此,PSS一时间成为外延厂商争相采用的提升亮度的主流技术,迅速的普及化,到2012年下半年PSS已经占到了全世界LED用蓝宝石基板的近八成。

  而上半年的时候,蓝宝石衬底平片价格跌入低谷,衬底厂商普遍的陷入亏损。而PSS因为市场需求强劲,一时间市场价格超过平片2倍以上,吸引蓝宝石基板厂加码部署,期望以此突破营收亏损的困境。然而随着新增产能逐渐投入使用,PSS价格下降的速度也是惊人之快。

  

  而一些大厂此时已经考虑采用更为先进的nPSS技术,nPSS的pitch不到1um,亮度能比PSS再提升3%到10%。而压印要比蚀刻的成本更低出1美金以上,稳定性及一致性表现也要好。期待靠PSS来拯救颓势的衬底厂恐怕又一次要失望,不过技术进步的路径谁又能猜得到?

  关键字三:非蓝宝石衬底

  除开CREE成功的商业化SiC衬底之外,人们已经习惯了衬底材料就是蓝宝石了。不过来到2012年,非蓝宝石衬底方案第一次对蓝宝石衬底的地位发起了有威胁的挑战。

  最有威胁的挑战无疑来自硅衬底,2012年1月12日,欧司朗宣传在150mm的硅片上成功长出GaN的外延,切成1mm²在350mA下亮度可以达到140lm,该项目是德国联邦教育和研究部资助的“硅上氮化镓”专案的一部分。

  而东芝的动作就更快一步,2012年12月中,原来并不涉足封装的东芝直接开卖LED,而芯片正是采用与美国普瑞(Bridgelux)合作的在8吋硅基板上生长的LED芯片。东芝共发布了四款现行产品的规格书,包括一款色温3000K,一款色温4000K及两款色温5000K的LED产品。其中在典型正向电压为2.9V时,350mA驱动色温5000K,显色指数为70的型号为TL1F1-NW0的LED,光效达到110lm/W。

  

  图片来源:OSRAM

  

  图片来源:TOSHIBA

  中国厂商晶能光电经过多年在硅衬底领域的耕耘,在2012年推出的发光效率超过120lm/W硅基大功率LED芯片产品,这对渴望自主知识产权的国产芯片是一个极大的利好消息。

  在中国工信部公布的2012年第十二届资讯产业重大技术发明评选结果中,晶能光电(江西)有限公司《硅衬底氮化镓基LED材料及大功率芯片技术》专案被评为资讯产业重大技术发明,并纳入《电子资讯产业发展基金专案指南》,享受国家电子资讯产业发展基金专案资金扶持。

  而GaN基同质外延也并不示弱,在2012年7月3日,首尔半导体全球首次发布了“npola”,单颗亮度达到500lm,中村修二博士专程去首尔去为发布会站台。而中村博士参与创办的SORAA公司更是以前瞻性的GaN-on-GaN LED技术获得了美国DOE下属的能源转换机构ARPA-E(Advanced Research Projects Agency - Energy)的资助。

  而CREE在所谓SC³这种新一代技术平台下,连续推出多款刷新业界光效的量产LED产品,12月更推出XLamp系列MK-R在1W和25°C温度的条件下,可提供高达200 lm/W的发光效率。再次提振SiC衬底LED在光效竞赛中综合实力排头地位。

  非蓝宝石衬底方案,不仅仅是一次次为产业界所共同关注,各国政府也都将之作为重要的基础研究而纳入政策视野,入选十大理所当然。

  

  资料来源:Seoul Semiconductor

  

  资料来源:Soraa

关键字:LED照明  盘点

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/1014/article_19944.html
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