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竞争激烈的高亮度LED芯片产业与技术

  • 发布日期:2007-02-14 浏览次数586
近年来,led随著高辉度化的发展,整体市场规模获得相当快速的成长,特别是白光led的市场规模更是明显的扩大,所以对白光LED新用途的开发也不间断。为了扩大LED特别是白光LED的用途,如何提高发光的效率、相应的辉度、延长使用寿命,以及降低每单位照明的成本等条件。现在使用白光LED的发光效率,除了一部分的制品之外,大多都在3050lm/W左右。因此如果要代替白炙灯就需要将亮度提升到7080lm/W以上,如果要代替使用在汽车头灯上的HID与家用照明的话,就更需要提高到100lm/W以上的发光效率。

在现有的发光效率下,如果需要一定程度高辉度,期望因为增加电流量来产生较大亮度的话,这就必须考量如何增加LED的面积来满足所增加的电流,或者利用将数颗小型led封装在同一个模块之中,来实现封装模块对电流量容许值的提高。但是因为在发光时,会出现热效应比率提高的情况,因为如果投入的电流量提高,在目前的发光效率下,热效应也会成比例的上升。另外,大面积LED比小面积LED的电阻来得要高,使得大面积LED本身的效应也比较大。如果单纯以现有LED为基础来提高辉度的话,将会陷入一个因LED本身价格,和散热材料的成本过高而产生的恶性循环之中,这和以低成本化为基础的市场特性是背道而驰的,而且热效应量的上升会引起封装材料的热劣化,对其使用寿命也有很大的影响。

图说:如果要代替白炙灯就需要将亮度提升到7080lm/W以上,如果要代替用在汽车头灯上的HID,和家用照明的话就更需要提高到100lm/W以上的发光效率。 (资料来源:OUTDOOR)

LED的发光效率可以达到80lm/W

由于上述理由,为了扩大未来的白光LED市场,业者就必须提高LED的外部量子效率,如果实现了LED高外部量子效率来提高发光效率的话,所出现的连锁反应就会下降,例如因为减少电流透过而使得热效应比率降低,实现成本的下降和长寿命化。关于这一方面,目前因为透过局部制程的改变、使用不同的化合物半导体材料、各种白色发光方法的开发,以及新一代萤光粉的开发,已经使得LED的发光效率可以达到80lm/W。

在使用寿命的方面,目前已经都能够实现4万小时后才开始进入高峰衰退期的使用时间,但这却只能满足照明的最低要求,照明领域所需要的是更高的使用寿命,现在已经有客户要求LED业者提高寿命的要求,要求4万小时是达到高峰期的70%,也就是说高峰衰退期的使用时间是5.7万小时,而整体的使用寿命题将会提高到11.4万小时,比起目前的8万小时增加了近1/3。但是另一方面,LED的高峰衰退期是根据投入电量和点灯方法的不同有很大的变动,所以不可能明确定义,使得这一方面还是有一些问题存在。具体上白光LED的长寿命化,大多是透过封装材料的改变来达到,例如由目前的epoxy变为silicon来防止树脂黄变,在此同时还能够维持光通量,此外还有包括,采用D/B材料和反射结构的劣化防止技术,来达到改善热效应实现低温驱动。

如何降低每1lm发光的成本

目前最大的问题是,如何降低每1lm发光的成本,虽然可以看到市场上白光LED的产品的增加和业者的激烈竞争下,使得单价已经大幅的降低,但是和其它的光源相较的话1 lm白光LED的成本依然很高。更具体化一点来看,如果期望在各领域普及白光LED应用的话,就必须将现在30lm/W的成本降低1/21/3。这样一来就必须朝向提高在led生产和封装时的良率,以及使用材料的改变。不过最好的方法还是透过量产的方式来降低单价,但是为了得到更大的量产效果,终究还是必须增加白光LED在各方面的应用机会。因此现在各业者都在努力增加白光LED的应用领域,所以才能够使得1ml的成本持续降低,相信在未来数年内1m㎡的大面积led芯片的产品和高单价的高阶LED产品,能够有机会到达商品化实用的价格。

高辉度LED应用范围正在扩大

就市场的变化而言,以高辉度为主的LED,应用范围正在扩大。例如在车用的方面,不仅是白光LED,包括红、黄光等等的可视光LED,都已经开始被应用在汽车中的仪表板背光和方向灯、尾灯,而车内外装饰部分的应用也都在急速的扩大中,从一些研究报告中可以发现,一部汽车对于LED的使用数量一直在增加,并且有很好的发展潜力。

而最近最受注目的还是应用在液晶面板的背光领域,在过去大多只是10寸以下的小型液晶面板,背光源才会使用白光LED,最近使用RGB 3原色LED的高彩度面板背光和20寸的中型面板背光都开始使用LED了。因为液晶面板尺寸不断的增加,使得背光用的LED数量也增多了,在加上面

 

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