歐司朗光電半導(dǎo)體陳文成:全球LED前沿技術(shù)進(jìn)展
LED半導(dǎo)體照明網(wǎng)訊 11月15日,由LED中國(guó)高科技行業(yè)門(mén)戶主辦,21ic、21ic承辦的“LED第十屆LED前瞻技術(shù)與市場(chǎng)研討會(huì)”在深圳星河麗思卡爾頓酒店隆重舉行。在會(huì)上,歐司朗光電半導(dǎo)體亞洲應(yīng)用設(shè)計(jì)中心固態(tài)照明應(yīng)用核心專(zhuān)家陳文成博士發(fā)表了名為“全球LED前沿技術(shù)進(jìn)展”的主題演講。
LED照明產(chǎn)業(yè)一直備受關(guān)注,歷經(jīng)數(shù)年的爆發(fā)式發(fā)展伴隨著的也是各種質(zhì)疑聲。行業(yè)里存在的產(chǎn)能過(guò)剩、標(biāo)準(zhǔn)缺失、核心技術(shù)匱乏、產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊、成本控制等問(wèn)題一直被業(yè)內(nèi)詬病。那么,行業(yè)究竟面臨著怎樣的現(xiàn)狀,未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)將如何?這些無(wú)疑已成為此次研討會(huì)討論的重點(diǎn)。
歐司朗光電半導(dǎo)體亞洲應(yīng)用設(shè)計(jì)中心陳文成博士
一,LED整個(gè)行業(yè)的發(fā)展,它所存在的主要挑戰(zhàn)是什么?
關(guān)于LED的應(yīng)用,歐司朗光電陳文成指出在舉辦第一屆LED研討會(huì)的時(shí)候可能很多人都在懷疑LED產(chǎn)業(yè)以后會(huì)怎么樣發(fā)展?LED市場(chǎng)會(huì)不會(huì)起來(lái)?可是現(xiàn)在大家發(fā)現(xiàn),LED產(chǎn)業(yè)在身邊已經(jīng)無(wú)處不在,無(wú)論是手機(jī),電視或者筆記本,無(wú)論是可見(jiàn)光還是不可見(jiàn)的紅外光等等,在這些LED應(yīng)用的領(lǐng)域里面,讓我們覺(jué)得市場(chǎng)前景最好的肯定是半導(dǎo)體照明這一塊,它的市場(chǎng)容量非常大,我們可以看到大部分的室內(nèi)照明或者說(shuō)是商店照明,辦公照明,這幾年也是非常的熱門(mén)。LED給我們整個(gè)照明科技帶來(lái)的革命是顯而易見(jiàn)的,這中間當(dāng)然最主要的原因就是LED本身帶來(lái)的光效的提升,光效的提升帶來(lái)的是節(jié)能的一個(gè)潛能。從歷史這個(gè)角度來(lái)看的話,在所有的光源技術(shù)方面沒(méi)有哪一種光源能像LED一樣有這么快的光效提升速度,而且還有光效提升的極限。關(guān)于LED光效影響的一些因素,其中影響LED光效最大的一個(gè)因素就是電容密度,其次還有溫度的影響等等。在提升光效的同時(shí),我們要降低成本,從成本的組成來(lái)看,主要是LED的封裝材料。
二,LED市場(chǎng)上前沿技術(shù):襯底技術(shù),芯片的技術(shù),封裝的材料以及熒光粉的材料
首先,陳博士介紹了目前市場(chǎng)上主要的幾種襯底技術(shù):藍(lán)寶石的襯底技術(shù);碳化硅的技術(shù)。在探討未來(lái)LED襯底技術(shù)的時(shí)候陳博士提到,未來(lái)LED襯底技術(shù)主要分成兩個(gè)流派:第一個(gè)是硅襯底技術(shù)。硅襯底技術(shù)給我們帶來(lái)的不光是它的襯底材料本身的節(jié)約,而且主要還有它的生產(chǎn)方式或者說(shuō)是產(chǎn)線的利益。第二個(gè)就是氮化鎵襯底技術(shù)。我們知道LED發(fā)光體材料就有氮化鎵,所以它的晶格匹配是非常好的,這是氮化鎵的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。對(duì)于未來(lái)的襯底技術(shù)到底是走向硅襯底的技術(shù)還是走向氮化鎵的技術(shù),現(xiàn)在還沒(méi)有定論,這不僅僅要看技術(shù)的發(fā)展,還要看市場(chǎng)價(jià)格方面的發(fā)展。
碳化硅技術(shù)以及藍(lán)寶石技術(shù),通常我們會(huì)有一種誤解,從這兩個(gè)技術(shù)中我們可以看到,碳化硅的晶格的誤差最小的是13.5,而藍(lán)寶石或者硅襯底誤差都是接近16左右,根據(jù)LED的原理,誤差越小,進(jìn)入失效也就越小,效率也就越容易做高。但是實(shí)際上我們做藍(lán)寶石襯底的時(shí)候,是直接在藍(lán)寶石上面生長(zhǎng)氮化鎵的,這中間會(huì)有一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)渡值,這個(gè)過(guò)渡值的目的就是為了縮小它的晶格的原產(chǎn)數(shù)。用藍(lán)寶石襯底生產(chǎn)出來(lái)的LED在額定的電流密度上面,它的光效可以超過(guò)碳化硅襯底技術(shù),而且采用藍(lán)寶石有一個(gè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì):藍(lán)寶石襯底材料的導(dǎo)熱性能不是很好,但是我們通常在大功率的LED采用的一種方式是把原有藍(lán)寶石襯底切斷,然后倒裝在硅襯底上,這種方式就是結(jié)合了藍(lán)寶石的成熟的制作工藝以及硅襯底的優(yōu)勢(shì)。另外利用藍(lán)寶石襯底技術(shù)后面轉(zhuǎn)向硅襯底實(shí)際上是一個(gè)不同的技術(shù)路線,采用硅襯底技術(shù)它的一個(gè)優(yōu)勢(shì)并不是說(shuō)從額定的電流密度上面提高多少光效,我們做的可能就是跟藍(lán)寶石襯底一樣的技術(shù),在硅襯底上面我們也是要加不同的緩沖層,它的主要優(yōu)勢(shì)就是降低了成本,成本的降低不光是襯底材料的本身,還來(lái)自它的生產(chǎn)方式。
其次,陳博士還談到了幾種主要芯片的技術(shù),如垂直結(jié)構(gòu),倒裝技術(shù),重點(diǎn)介紹了倒裝薄膜技術(shù):把藍(lán)寶石襯底切掉,然后直接倒裝過(guò)來(lái)放在晶體上面,所以它可以使97%以上的光從正面出來(lái)。優(yōu)勢(shì)就在它已經(jīng)把這個(gè)過(guò)程放在芯片的底下,然后光99%能從正面出來(lái)。第二個(gè)介紹了倒裝技術(shù),LED采用倒裝的技術(shù)有哪些優(yōu)勢(shì)呢?從一開(kāi)始的角度來(lái)看,倒裝它主要的目的是減少光損失,第二個(gè)目的實(shí)現(xiàn)可靠性。倒裝也分為兩種,第一種是有藍(lán)寶石襯底的倒裝,第二種就是薄膜倒裝技術(shù)。歐司朗在開(kāi)發(fā)新的芯片技術(shù)的時(shí)候,首先考慮的是可靠性。
最后,陳博士還講解了幾種封裝的材料:塑料材料(耐熱性不是特別好,最高結(jié)溫也有一定的限制),陶瓷材料(戶外LED常用材料,耐熱性高,穩(wěn)定性高,但成本太貴),EMC材料(特性介于塑料材料和陶瓷材料之間,成本較低)。重點(diǎn)介紹熒光粉材料的知識(shí),他指出歐司朗在熒光粉這一塊一直都是技術(shù)領(lǐng)先,也獲得了很多專(zhuān)利。想要做到LED高的光效和高的光品質(zhì),單純的靠黃光熒光粉肯定是不夠的,現(xiàn)在我們戶外的LED,或者是顯色指數(shù)70,80,90,都采用目前主流用綠光的熒光粉叫紅光的熒光粉結(jié)合的方式。這種方式在顯色指數(shù)上面獲得很大的突破,具有一定的可調(diào)性。顯色指數(shù)越高,光效就越低,顯色指數(shù)越低,光效就越高。陳博士還分享了歐司朗最新的產(chǎn)品以及技術(shù)案例分析。
總結(jié):我們通常講的LED前端技術(shù)主要是從它的襯底材料,芯片的設(shè)計(jì)到熒光粉材料,再到整個(gè)設(shè)計(jì),只有掌握了這從前到后整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的核心技術(shù)才能更好的優(yōu)化LED,才能更好的優(yōu)化整體產(chǎn)品。
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