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LED产业 力求降低成本 志在创新突破

发布者:洛阳科锐光电材料批发商行   发表时间:2013/8/27 16:52:48   浏览次数【734

LED目前迎来了2013年新一轮的应用高峰,由于LED封闭成较高,是目前LED照明LED显示屏价格无法下降的重要原因之一。而今年飞利浦,欧司朗等厂商力图下降封闭成本,各封闭厂家也纷纷加入了提高效益,降低成本的行动行列内。

  固态照明的制造厂商都在探索封装的基板、类型与成分,以在价格/效能上达到完美平衡。若要求一般大众画一张发光二极体(LED)图,看到的很可 能依旧是有两支脚,用来做仪器显示的LED。但照亮小型显示器与电脑的LED,其封装技术已大幅演进,与过去的始祖排在一起,民众恐怕都认不出来。今 日,LED面临第三波成长周期,其获益的增加将仰赖通用照明需求,因此封装技术需要更高的成本效益。在已封装LED的总成本中,光是封装步骤就占45%, 此步骤成为业者的焦点也就不让人意外。

  业界欲进一步提升每单位成本的照度,要达到这点有两种做法--增加每个封装产品的效能,以在系统层级减少产品数目,或是降低每单位成本。 Yole指出,LED制造商从未如此努力压低成本,因提升每单位成本照度的需求已改变高功率产品的设计哲学。直到去年为止,Yole观察到在大多数情况 下,LED制造商努力增加产品效能及产品复杂度,但现在,部分厂商在封装产品时专注于降低成本的设计方法。

  增进成本效益,众厂商各有法宝

  关于这种转变,其中一个值得注意的例子就是总部位于北卡罗莱纳(NorthCarolina)州Durham市的Cree,其将LED晶片放入 封装中。过去许多高功率LED厂商的设计趋势是使用垂直式LED,其中的磊晶或碳化硅(SiC)基板已被去除,而LED结构已接在另个载体晶圆上,而一两 年前大多数Cree的高功率LED都采用此设计结构。

  Cree最新的XLamp高亮度LED的XB-D产品线在2012年1月推出,重新回归先前产品的简单方法--覆晶(Flip-chip)封 装。该产品只用了可以保持原先基板的覆晶技术,Cree将SiC外延基板打薄后,对其背面进行表面处理(Texturing),以增加取光效率。对基板进 行表面处理并非新技术,许多业者都使用图案化蓝宝石基板(PSS),但Cree用更简单、便宜的设计。该公司在基板上使用类似机械锯齿的工具建立沟槽,这 些沟槽的角度可最大化取光效率。而这个做法不但便宜,在产生与发射光源上似乎也极有效率,这在提升每单位成本的照度上是个聪明的设计。

  除Cree外,其余厂商如欧司朗(Osram)与飞利浦(Philips),都想要增进成本效益,但其方法各有不同。欧司朗仍使用垂直LED架 构、飞利浦依旧偏爱薄膜覆晶,然而他们也去除了蓝宝石晶体、Cree使用不同的覆晶接线技术。虽然飞利浦使用晶球凸点技术,Cree则使用低温溶晶,进一 步降低成本,并更能增进接触热阻。至今,Yole依旧未观察到标准化的制造方式。

  电视LED产能释放,中功率LED成本下降

  在一般LED照明之前,液晶电视背光照明曾是推动LED销售的主要驱动力,无奈市场拓展状况不如预期,造成 电视背板中功率LED供过于求,且一般照明成本大幅增加。中功率LED采用极简塑胶无引线晶片载体(PLCC)封装,除替换固有、须更分散多角度多光源的 日光灯管外,Yole认为,这些中功率LED已逐渐打入仅使用高功率LED的市场中,如灯泡或投射灯。

  无心插柳造成的好处,显示厂商将特定类型的元件做成不同相关产品的策略,对其十分有益。首先在LED电视领域,套装产品的规格已标准化,这在 LED业界十分少见,此举可让经济规模更大。因液晶电视市场不如预期强劲,已有大量的产能投入供过于求的中功率LED,让成本更进一步下降,对一些应用来 说,每照度的价格便变得十分吸引人。

  成本效益的考量同时也影响LED厂商满足使用者不同光色需求的方法。偏暖光的需求让业者寻找业界广泛使用的钇铝石榴石 (YttriumAluminiumGarnet,YAG)外的技术。厂商尝试将一些由氮化镓(GaN)发射器产生冷白光转黄,以取代YAG(图2)。 Yole认为,YAG及其硅基板仍是首要的封装形式,然而,随着业者的服务多元,调整各种不同色光的高度需求已经出现。

  为达到此一目标,厂商们已在光色中用两种方式加入红色元素。第一,在系统层级,制造商可在标准蓝色晶片中加入含YAG萤光粉的红色LED晶片。 Cree使用此种方式,把该做法叫「真白」(TrueWhite)技术,欧司朗也是用此一做法。另一种做法可以加入发红光,多半是含氮化物的萤光粉。这种 做法可视应用调整,但对高亮度LED来说,若要发出红光,这种萤光粉的生产就十分重要。问题在于氮化物萤光粉仍极昂贵且难以制造,氮化物萤光粉在某些情况 下,比YAG萤光粉还贵上十到二十倍。若使用者有日亚化工(Nichia)的授权,即可以使用YAG产生黄色萤光粉。若无,则可以使用硅化合物的萤光物。 但以红光来说,市场只由三菱化工与其氮化物萤光粉来主导。

  LED照明及LED显示屏受到国际市场的影响,对研发设计极其有重视,许多的厂家研发都取得了专利。我国的研发技术得到国际市场的认可,目前全球80%的LED显示屏都产自于我国。LED灯更是占据全球的绝大部分的应用。

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