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年終盤點(diǎn)：2010年LED行業(yè)十大技術(shù)聚焦

2010-12-29 作者：linsa 來(lái)源：新世紀(jì)LED網(wǎng) 瀏覽量：網(wǎng)友評(píng)論： 0 條

摘要： LED是高技術(shù)含量的行業(yè)。2010年，LED技術(shù)的發(fā)展可謂是日新月異，涌現(xiàn)出一大批新技術(shù)。新世紀(jì)LED網(wǎng)特選出10大最具代表性的技術(shù)，希望能給企業(yè)在2011年技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)的制定和LED技術(shù)發(fā)展方向的預(yù)測(cè)作出指導(dǎo)和參考。

LED是高技術(shù)含量的行業(yè)。2010年，LED技術(shù)的發(fā)展可謂是日新月異，涌現(xiàn)出一大批新技術(shù)。新世紀(jì)LED網(wǎng)特選出10大最具代表性的技術(shù)，希望能給企業(yè)在2011年技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)的制定和LED技術(shù)發(fā)展方向的預(yù)測(cè)作出指導(dǎo)和參考。

　　1、臺(tái)灣發(fā)表世界首個(gè)無(wú)螢光粉白光LED照明燈

　　螢光粉是放電發(fā)光材料中最重要的材料，是照明中不可或缺的材料。無(wú)螢光粉照明燈是天方夜譚嗎?且來(lái)看看：

　　據(jù)臺(tái)灣媒體報(bào)道，近日，臺(tái)灣國(guó)立云林科技大學(xué)和馥珅光電公司發(fā)表世界首創(chuàng)LED白光照明技術(shù)產(chǎn)學(xué)合作成果。

　　云林科技大學(xué)表示，無(wú)螢光粉白光照明LED路燈，具無(wú)螢光粉、高演色性、低光衰等特色，是全球首量產(chǎn)無(wú)螢光粉(混光)照明產(chǎn)品，經(jīng)長(zhǎng)達(dá)9000小時(shí)連續(xù)常溫點(diǎn)亮光衰約10%，證實(shí)完全不需要螢光粉條件下，LED燈組擁有至少10萬(wàn)小時(shí)壽命。

　　馥珅光電公司向云科大捐贈(zèng)了17盞80W無(wú)螢光粉LED白光照明路燈，目前裝置在云科大校園。該LED路燈耗電量只有傳統(tǒng)250W水銀路燈的32%，并有更佳的光均勻度。

　　十大技術(shù)：
　　1、臺(tái)灣發(fā)表世界首個(gè)無(wú)螢光粉白光LED照明燈
　　2、Philips Lumileds采用6寸晶圓量產(chǎn)LED
　　3、Verticle公司推出六邊形LED芯片
　　4、晶電推出光效170lm/W的暖白光LED
　　5、日本開(kāi)發(fā)出無(wú)需電解電容器的LED照明用電源
　　6、首臺(tái)國(guó)產(chǎn)LED芯片制造設(shè)備在佛山南海成功下線
　　7、國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了SiC襯底上GaN LED的制備
　　8、中科所研制出的LED燈光可無(wú)線上網(wǎng)
　　9、大陸AC-LED實(shí)現(xiàn)突破性進(jìn)展
　　10、中國(guó)初步掌握AMOLED核心關(guān)鍵技術(shù) [NT:PAGE=.$]

　　2、Philips Lumileds采用6寸晶圓量產(chǎn)LED

　　降低成本、實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)一直是企業(yè)孜孜不倦的追求。這不，外延片的尺寸越來(lái)越大。在這方面，Philips Lumileds走在了前列。

　　12月15日，Philips Lumileds宣布已領(lǐng)先同行業(yè)采用6吋(150 mm)晶圓量產(chǎn)LED芯片，每周可在較大基板上量產(chǎn)數(shù)百萬(wàn)顆氮化鎵發(fā)光二極管。Lumileds表示6吋晶圓的LED產(chǎn)量為現(xiàn)有3吋晶圓的4倍。

　　Lumileds全球營(yíng)運(yùn)執(zhí)行副總Matthijs Glastra指出，LED的快速普及將迫使競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手跟進(jìn)采取類似策略。Glastra表示Lumileds已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的良率，令對(duì)手望塵莫及。Glastra說(shuō)，6吋產(chǎn)能的上線將可使Lumileds每年生產(chǎn)數(shù)十億顆LUXEON LED。

3、Verticle公司推出六邊形LED芯片

　　芯片一般是傳統(tǒng)四邊形或是三角形，竟然還有六邊形的?讓我們來(lái)看一看：

　　Verticle 公司宣布推出世界上第一款六邊形 LED 芯片。以其六邊形外形命名的蜂窩型 LED 芯片是一個(gè)垂直結(jié)構(gòu)芯片，專門為大功率LED應(yīng)用所設(shè)計(jì)。Yoo 公司執(zhí)行總裁 Dr.Mike (M.C.) 指出，設(shè)計(jì)該芯片旨在比傳統(tǒng)四邊形或三角形LED結(jié)構(gòu)晶體上制造更多的芯片以及更多光能效果。

　　據(jù)了解，六邊形 LED芯片在成本、效率以及束剖面等方面都有眾多優(yōu)勢(shì)。蜂窩型™ 芯片第一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是每個(gè)晶體上晶片數(shù)量極多;這是由于六邊形是圓形晶體內(nèi)部密封最好的。一個(gè)晶體能生產(chǎn)的六邊形芯片數(shù)量比生產(chǎn)出的同樣尺寸的四邊形或三角形芯片的數(shù)量多15%。六邊形芯片最后一個(gè)，但不是最次要的優(yōu)勢(shì)是其在封裝之后的光能輸出量。蜂窩型™ 芯片所產(chǎn)生的束剖面非常接近光學(xué)設(shè)計(jì)中使用的圓形鏡片的圓形切面。但是，傳統(tǒng)四邊形或三角形芯片的束剖面在與圓形鏡片結(jié)合時(shí)，往往會(huì)發(fā)生變化。

　　相比傳統(tǒng)芯片來(lái)說(shuō)，六邊形芯片的優(yōu)勢(shì)非常明顯，但是卻沒(méi)有實(shí)現(xiàn)六邊形芯片的量產(chǎn)。主要原因是利用傳統(tǒng)劃割與切割技術(shù)進(jìn)行芯片分離的難度很大。但是，由Verticle 公司發(fā)明的化學(xué)芯片分離法比傳統(tǒng)的芯片分離法更加快捷。Verticle 公司發(fā)明的化學(xué)分離法是一種高度創(chuàng)新型芯片分割法，能夠通過(guò)化學(xué)法蝕刻分界線，輕易地生產(chǎn)任意外形的芯片。此外，通過(guò)此技術(shù)，Verticle 公司能同時(shí)處理許多晶體，其能處理的芯片分離量是利用傳統(tǒng)芯片分離法處理芯片量的500多倍。

　　4、晶電推出光效170lm/W的暖白光LED

　　隨著LED的迅猛發(fā)展，LED發(fā)光效率總是越做越高。晶元光電研發(fā)中心(Epistar Lab) 已成功地開(kāi)發(fā)出多項(xiàng)技術(shù)，包括新一代的透明基板轉(zhuǎn)換制程、可增加光子萃取率的細(xì)微結(jié)構(gòu)與可提高電流分布均勻度等，使紅光LED在波長(zhǎng)610納米下效率達(dá)174流明/瓦。同時(shí)，在高壓藍(lán)光LED方面，當(dāng)搭配有別于傳統(tǒng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料之配方組合時(shí)，可驗(yàn)證出色溫約2800K的暖白光其效率為170流明/瓦，演色性為88。今日達(dá)成上述成果，不僅超越預(yù)定目標(biāo)，亦持續(xù)領(lǐng)先同業(yè)。晶元光電將持續(xù)開(kāi)發(fā)更多先進(jìn)的技術(shù)以提升產(chǎn)品的效能，與中下游客戶共同攜手將LED光源推展到照明市場(chǎng)上。

　　5、日本開(kāi)發(fā)出無(wú)需電解電容器的LED照明用電源

　　2010年7月21日，在“TECHNO FRONTIER 2010(電源系統(tǒng)展)”上，日本村田制作所展示了用于LED照明的數(shù)字電源電路。輸入輸出電容器采用了該公司的積層陶瓷電容器(MLCC)，可內(nèi)置于直管型LED照明器具的管內(nèi)。與采用鋁電解電容器時(shí)相比，除了可縮小了產(chǎn)品尺寸外，還能延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命。輸入電壓支持AC100V以及200V兩種。

　　參考展示ClearSodick生產(chǎn)的直管型LED照明產(chǎn)品。管內(nèi)內(nèi)置了電源電路。相當(dāng)于40W熒光燈的產(chǎn)品的耗電量為19W，LED元件數(shù)量為204個(gè)。

　　此次展示的是村田制作所面向LED照明廠商Clear Sodick開(kāi)發(fā)的電源模塊。目前還只面向ClearSodick供應(yīng)，不過(guò)也在考慮面向其他公司銷售事宜。ClearSodick從事相當(dāng)于20W、40W以及100W熒光燈的直管型LED照明業(yè)務(wù)，所有類型產(chǎn)品的電源模塊可通用。

　　為了使LED照明獲得恒定電流，采用了DSP微控制器。開(kāi)關(guān)頻率約為200kHz.輸出電容器采用了兩個(gè)約5μF的MLCC.“一般情況下，該容量的MLCC無(wú)法完全吸收脈動(dòng)電流，不過(guò)通過(guò)改進(jìn)DSP側(cè)的控制，不會(huì)感覺(jué)到照明器具的閃爍”(村田制作所)。主電路采用非絕緣升降壓型，沒(méi)有設(shè)置PFC(功率因數(shù)改善)電路。外形尺寸為180mm×19.4mm×6.5mm

　　DSP微控制器備有美國(guó)微芯科技(Microchip Technology)的“dsPIC33FGS系列”和新日本無(wú)線的“NJU20010(Alligator)系列”兩種。后者是新日本無(wú)線2010年7月剛剛發(fā)布的產(chǎn)品。所有電源模塊的主電路幾乎全部通用，不過(guò)采用新日本無(wú)線的DSP微控制器的電源模塊為了具備更高的輸出功率，增加了兩個(gè)電感。ClearSodick預(yù)定將這兩種類型的電源模塊分類使用。

　　6、首臺(tái)國(guó)產(chǎn)LED芯片制造設(shè)備在佛山南海成功下線

　　這條消息，對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)來(lái)說(shuō)，一定特振奮：1月8日，由南海民企昭信集團(tuán)自主研發(fā)制造的國(guó)內(nèi)首臺(tái)半導(dǎo)體照明芯片核心設(shè)備成功下線。這意味著，國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期依靠進(jìn)口LED芯片制造設(shè)備的局面將被打破，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的核心技術(shù)空白。受此影響，相關(guān)的LED產(chǎn)品價(jià)格也會(huì)大幅下降。

　　據(jù)了解，該設(shè)備在研發(fā)過(guò)程中遇到不少困難，甚至還遭到國(guó)外的封鎖。據(jù)透露，該設(shè)備接下來(lái)進(jìn)行了 “閉關(guān)”4個(gè)月進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)測(cè)試，隨后進(jìn)入量產(chǎn)階段，估計(jì)5年內(nèi)將達(dá)到10億元以上的產(chǎn)值。

　　7、國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了SiC襯底上GaN LED的制備

　　當(dāng)前，絕大部分GaN基LED均采用價(jià)格相對(duì)低廉的藍(lán)寶石為襯底材料制備。然而，藍(lán)寶石襯底與GaN材料有高達(dá)17%的晶格失配度，如此大的晶格失配造成了很高的位錯(cuò)密度，導(dǎo)致GaN LED中的非輻射復(fù)合中心增多，限制了其內(nèi)量子效率的進(jìn)一步提升。SiC襯底與GaN材料的晶格適配度只有3%，遠(yuǎn)小于藍(lán)寶石襯底與GaN材料間的晶格適配度，因此在SiC襯底上外延生長(zhǎng)的GaN材料的位錯(cuò)密度會(huì)更少，晶體質(zhì)量會(huì)更高，同時(shí)SiC的熱導(dǎo)率(4.2W/cm.K)遠(yuǎn)大于藍(lán)寶石，有利于器件在大電流下工作。但是SiC襯底的制備難度較高，外延生長(zhǎng)GaN的成核也具有一定難度。因此，SiC襯底上制備GaN LED的技術(shù)僅限于以美國(guó)CREE為代表的少數(shù)掌握SiC襯底制備技術(shù)的公司手中。

　　2010年上半年，山東華光光電子有限公司和山東大學(xué)聯(lián)合設(shè)立的SiC襯底的制備及SiC襯底上的GaN-LED外延技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目獲得了突破性進(jìn)展，在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了SiC襯底上GaN LED的制備。

　　項(xiàng)目運(yùn)作期間，山東大學(xué)在國(guó)家863項(xiàng)目的支持下利用5年多的時(shí)間成功突破了SiC單晶的生長(zhǎng)和加工，目前3英寸SiC襯底已達(dá)到GaN LED外延時(shí)的“開(kāi)盒即用”水平。山東華光光電子有限公司借鑒其在藍(lán)寶石襯底上外延GaN LED的豐富經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)優(yōu)化MOCVD生長(zhǎng)工藝，成功生長(zhǎng)出了高質(zhì)量的GaN材料，GaN層厚度可達(dá)4um以上而不開(kāi)裂。GaN薄膜X-Ray測(cè)量的(002)和(102)半寬分別達(dá)到160s和190s，位錯(cuò)密度比藍(lán)寶石襯底上外延生長(zhǎng)的GaN低了接近1個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　通過(guò)優(yōu)化外延生長(zhǎng)條件生產(chǎn)出高結(jié)晶質(zhì)量的SiC襯底GaN外延片之后，我們通過(guò)理論模擬，優(yōu)化設(shè)計(jì)了SiC LED管芯結(jié)構(gòu)，并在工藝上先后解決了SiC LED切割、歐姆接觸及研磨等關(guān)鍵工藝。目前，8×10mil規(guī)格芯片封裝后光輸出功率達(dá)到16mW@20mA以上，遠(yuǎn)高于相同管芯尺寸的藍(lán)寶石襯底類產(chǎn)品指標(biāo)12mW@20mA。另外，由于SiC襯底具有較佳的熱導(dǎo)率，以其為襯底制備的LED具有更好的飽和特性，更適合大電流密度工作。

　　山東華光光電子有限公司在SiC襯底上制備的藍(lán)光LED的亮度達(dá)到了商品化的標(biāo)準(zhǔn)，并且超過(guò)了藍(lán)寶石襯底，目前已經(jīng)開(kāi)始投向市場(chǎng)。

　　8、中科所研制出的LED燈光可無(wú)線上網(wǎng)

　　LED燈發(fā)出的光線竟然可以連接寬帶網(wǎng)絡(luò)，是天方夜譚嗎?可并非如此：目前中科院半導(dǎo)體研究對(duì)于半導(dǎo)體照明信息網(wǎng)的研究已取得了重大突破。

　　一臺(tái)筆記本電腦置于燈光的照射之下，沒(méi)有網(wǎng)線連接，沒(méi)有無(wú)線網(wǎng)卡，但流暢的網(wǎng)絡(luò)視頻仍在播放著……這是發(fā)生在中科院半導(dǎo)體所的半導(dǎo)體照明與信息化示范館內(nèi)的一幕。為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況?光電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的段靖遠(yuǎn)博士指出，它的奧秘就在于天花板上藍(lán)色的LED照明燈。他介紹，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)正是通過(guò)燈光傳輸給電腦的。通過(guò)這種方式，目前上網(wǎng)最大傳輸速率可以達(dá)到每秒2兆。

　　除了連接網(wǎng)絡(luò)外，LED燈還能充當(dāng)各種家用電器的指揮官。該所的陳雄斌博士介紹，目前他們已實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種電器的開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)的控制。這兩項(xiàng)技術(shù)也已分別在世博會(huì)的航空館和滬上生態(tài)家館進(jìn)行了展示。

　　9、大陸AC-LED實(shí)現(xiàn)突破性進(jìn)展

　　當(dāng)前，只有美國(guó)、韓國(guó)及臺(tái)灣的三家公司擁有 AC-LED核心技術(shù)及第一代產(chǎn)品。但2010年，在中國(guó)大陸，AC-LED也取得了突破性進(jìn)展：東營(yíng)市加文光電有限公司與浪潮華光集團(tuán) 聯(lián)合開(kāi)發(fā)一種新型的交流驅(qū)動(dòng)AC-LED技術(shù)，各項(xiàng)指標(biāo)均已符合產(chǎn)業(yè)化要求，并申報(bào)了國(guó)家發(fā)明專利，填補(bǔ)了AC-LED在大陸的研究空白。

　　現(xiàn)有的LED工作模式主要集中在低電壓(2-4伏)及恆定直流。當(dāng)城市交流電被用于驅(qū)動(dòng)LED燈時(shí)需要用到包含降壓及穩(wěn)流電子元器件的變壓恆流電源，在交-直流轉(zhuǎn)化過(guò)程中不可避免地存在著15-30%的損耗.為了充分發(fā)揮LED小尺寸的優(yōu)勢(shì)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的LED的直流驅(qū)動(dòng)電源模組往往和LED芯片一起，被緊湊地安裝在狹小的燈具機(jī)體內(nèi)部，LED芯片和電源都是熱源，使得環(huán)境溫度升高，從而進(jìn)一步降低了直流驅(qū)動(dòng)電源的工作效率和壽命。 LED電源的壽命瓶頸正成為很多問(wèn)題的一個(gè)根本來(lái)源。

　　AC-LED技術(shù)，徹底突破了這一技術(shù)瓶頸：其基本概念是不使用額外(芯片以外)的交直流轉(zhuǎn)換及整流電路，改為搭配限流電阻的方式直接以交流電驅(qū)動(dòng)LED,避免使用恆定直流電源造成的效率損失、較大尺寸、復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及壽命限制。AC-LED 的應(yīng)用捨棄了傳統(tǒng)上的恆壓恆流電源，去除了多餘的電子零件，從而降低了成本，在LED燈具小型化、可靠性及延長(zhǎng)工作壽命領(lǐng)域取得了較大的成功。

　　10、中國(guó)初步掌握AMOLED核心關(guān)鍵技術(shù)

　　2010年，LED產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的同時(shí)，OLED產(chǎn)業(yè)也取得了新的突破。12月24日，昆山市工研院新型平板顯示技術(shù)中心和維信諾公司在國(guó)內(nèi)率先成功開(kāi)發(fā)2.8英寸彩色有機(jī)發(fā)光顯示器(AMOLED)顯示屏，實(shí)現(xiàn)了紅綠藍(lán)三基色顯示，全線打通了低溫多晶硅背板和有機(jī)發(fā)光顯示器(OLED)制造工藝技術(shù)。這是繼維信諾依靠自主技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)源驅(qū)動(dòng)型有機(jī)發(fā)光顯示器 (PMOLED)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化后，我國(guó)OLED產(chǎn)業(yè)的又一重大技術(shù)進(jìn)展。標(biāo)志著我國(guó)通過(guò)自主開(kāi)發(fā)，已初步掌握了大尺寸有源矩陣有機(jī)發(fā)光顯示器 (AMOLED)核心關(guān)鍵技術(shù)，在AMOLED產(chǎn)業(yè)化的道路上邁出了堅(jiān)實(shí)一步。

　　OLED是指有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)載流子注入和復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光的現(xiàn)象。OLED技術(shù)按照驅(qū)動(dòng)方式的不同可分為PMOLED和 AMOLED兩種。其中，AMOLED作為新一代顯示技術(shù)，不僅屬于我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，也是全球OLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。作為一項(xiàng)技術(shù)依存度高的產(chǎn)業(yè)，需要一批技術(shù)過(guò)硬、創(chuàng)新能力強(qiáng)的企業(yè)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。市工研院新型平板顯示技術(shù)中心和維信諾公司在國(guó)內(nèi)率先掌握的該項(xiàng)核心技術(shù)，進(jìn) 一步縮小了我國(guó)OLED產(chǎn)業(yè)與世界先進(jìn)水平的差距。

　　2010年6 月，昆山平板顯示中心建成了國(guó)內(nèi)首條AMOLED中試生產(chǎn)線，經(jīng)過(guò)半年努力，成功進(jìn)行了AMOLED關(guān)鍵工藝技術(shù)的開(kāi)發(fā)，為加速我國(guó)AMOLED的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程打下了良好基礎(chǔ)。

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