藍紫爭鋒:誰將掌控LED江山?
摘要: “使用藍色LED的白色LED早晚會消失。”中村修二在7月24日舉行的“GaN掀起能源革命”研討會上發表演講時說出的這番言論,震驚業內外。中村修二當初因開發出高效藍色LED而獲得2014年諾貝爾物理學獎,如今竟一舉“推翻”這一成果,是藍色LED本身缺陷明顯,還是其出于對新公司Soraa主推紫色LED的宣傳?未來藍色LED是否會退出歷史舞臺?
紫色LED優勢明顯?
中村修二的言論是否真的出于公司利益,我們無法做出定論,但其現今所推崇的紫色LED是否真的會將藍色LED取而代之,可客觀分析看看。
吳虹對于紫色LED的發展前景持以肯定態度,“紫色光轉換白光效率更高,光譜分布均衡,顯色指數相對較好,對于節能減排、提高光品質有重要的意義。雖然目前受價格高企影響,還未能普及,但優勢明顯。”
具體來看,通過紫色LED得到的白色LED有何優勢?
1、顯色指數高。這種白色LED是通過紫色LED激發熒光體來獲得藍色光,藍色光的峰值強度不太高。而且,還能輸出可見光波長范圍內所有的光,因此顯色指數比較高,可實現像太陽光一樣的理想白色。而且它的紅色顯色指數“R9”尤其高,平均顯色指數“Ra”也高達95。
2、發光效率高。
(1)因為紫色LED采用GaN基板制造,是在GaN基板上層疊GaN類半導體制作了紫色LED芯片,屬于“GaN on GaN”型LED,GaN類半導體層的結晶品質比較高,所以紫色LED發光效率高,而且效率的提高速度快。
(2)紫色LED芯片為三角形,普通LED芯片的形狀為四角形,與之相比,三角形LED芯片的發光層發出的光線射到芯片外的效率(光提取效率)更高。由于紫色LED的晶體品質及光提取效率都很高,因此光輸出除以投入電力所得到的“WPE(wall-plug efficiency,電光轉換效率)”可達到84%。而普通藍色LED的WPE僅為50~60%。
(3)普通的藍色LED芯片是在藍寶石基板上制作的。由于GaN類半導體與藍寶石的晶格常數等不同,因此容易出現稱為“位錯”的結晶缺陷。而采用GaN基板幾乎不存在晶格常數的差異,因此很難出現結晶缺陷。與采用藍寶石基板的產品相比,位錯密度可降至約1/1000。
(4)紫色LED芯片的另一特點是不易出現“光效下降(droop)”問題。光效下降是為了提高發光強度而增加驅動電流密度時,引起的發光效率下降的現象,也是提高亮度時存在的一大課題。而GaN on GaN型產品的晶體品質較高,與藍寶石基板型產品相比,不易發生光效下降問題。因此,與藍寶石基板型產品相比,GaN基板型產品可使電流密度提高至5~10倍。
藍色LED將被擠出歷史舞臺?
利用紫光或紫外LED激發RGB三色熒光粉,獲得高顯色白光LED技術,在當前芯片效率已經提高到一個新的量級情況下,獲得業內越來越多的青睞。那么,藍色LED會否最終退出歷史舞臺?
WhichLEDs表示,紫色加紅綠藍三基色熒光粉,在傳統熒光燈上已實現了規模量產。只是開發出紫色LED來代替傳統熒光燈里采用高壓電弧擊穿汞蒸氣形成紫外線的過程,可是紫外LED形成的白光并不具備壓倒性優勢。藍光作為三基色的一種,是形成白光的必要條件,不會退出歷史舞臺。
“藍光LED產生的白光光源有其弊端也有其優點,其中藍光尖峰和點光源為最突出問題。而目前通過熒光粉技術可以減少藍光的強度,提高光源的顯色性,通過配光技術則可以改善眩光影響”,王海波認同紫光的巨大應用前景,但亦表示藍光品質還可以被不斷優化,“藍光LED的研究者們,還在不斷的提高光源質量,相信藍光會做得更有市場競爭力”。
分別依仗成本優勢和技術優勢,藍光LED和紫光LED的較量還不算明朗,王海波把兩者關系比作“液晶電視和等離子電視”,即出于同一目的,采取的不同技術路徑,真正的競爭結果目前還不能“妄下結論”,他表示,“誰能在市場上勝出,就如同高考一樣,取決于自身考試成績,也取決于別人考的好壞,最終還是看兩者比較優勢”。
陳振認為基于藍色LED的白光LED仍然是照明的主流,而基于紫色LED的白色LED可以用于高端照明,“一個產品是否會被代替,技術原因只是占到很小一部分。產品成本、使用習慣、主流廠商的選擇都是影響一個產品市場占有率的重要原因。”
梁超則從全局角度來看,“紫光LED是否真正能夠引領未來市場主流,進而逼迫藍光LED退出市場,至少目前還難以做出清晰的判斷。相關配套的材料、裝備、產業鏈的配套水平等等,都影響著行業的發展進程。”
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