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年终盘点：2010年LED行业十大技术聚焦

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2010-12-29 作者：linsa 来源：新世纪LED网浏览量：网友评论： 0 条

摘要： LED是高技术含量的行业。2010年，LED技术的发展可谓是日新月异，涌现出一大批新技术。新世纪LED网特选出10大最具代表性的技术，希望能给企业在2011年技术研发重点的制定和LED技术发展方向的预测作出指导和参考。

LED是高技术含量的行业。2010年，LED技术的发展可谓是日新月异，涌现出一大批新技术。新世纪LED网特选出10大最具代表性的技术，希望能给企业在2011年技术研发重点的制定和LED技术发展方向的预测作出指导和参考。

　　1、台湾发表世界首个无萤光粉白光LED照明灯

　　萤光粉是放电发光材料中最重要的材料，是照明中不可或缺的材料。无萤光粉照明灯是天方夜谭吗?且来看看：

　　据台湾媒体报道，近日，台湾国立云林科技大学和馥珅光电公司发表世界首创LED白光照明技术产学合作成果。

　　云林科技大学表示，无萤光粉白光照明LED路灯，具无萤光粉、高演色性、低光衰等特色，是全球首量产无萤光粉(混光)照明产品，经长达9000小时连续常温点亮光衰约10%，证实完全不需要萤光粉条件下，LED灯组拥有至少10万小时寿命。

　　馥珅光电公司向云科大捐赠了17盏80W无萤光粉LED白光照明路灯，目前装置在云科大校园。该LED路灯耗电量只有传统250W水银路灯的32%，并有更佳的光均匀度。

　　十大技术：
　　1、台湾发表世界首个无萤光粉白光LED照明灯
　　2、Philips Lumileds采用6寸晶圆量产LED
　　3、Verticle公司推出六边形LED芯片
　　4、晶电推出光效170lm/W的暖白光LED
　　5、日本开发出无需电解电容器的LED照明用电源
　　6、首台国产LED芯片制造设备在佛山南海成功下线
　　7、国内实现了SiC衬底上GaN LED的制备
　　8、中科所研制出的LED灯光可无线上网
　　9、大陆AC-LED实现突破性进展
　　10、中国初步掌握AMOLED核心关键技术 [NT:PAGE=.$]

　　2、Philips Lumileds采用6寸晶圆量产LED

　　降低成本、实现规模化生产一直是企业孜孜不倦的追求。这不，外延片的尺寸越来越大。在这方面，Philips Lumileds走在了前列。

　　12月15日，Philips Lumileds宣布已领先同行业采用6吋(150 mm)晶圆量产LED芯片，每周可在较大基板上量产数百万颗氮化镓发光二极管。Lumileds表示6吋晶圆的LED产量为现有3吋晶圆的4倍。

　　Lumileds全球营运执行副总Matthijs Glastra指出，LED的快速普及将迫使竞争对手跟进采取类似策略。Glastra表示Lumileds已经达到相当高的良率，令对手望尘莫及。Glastra说，6吋产能的上线将可使Lumileds每年生产数十亿颗LUXEON LED。

3、Verticle公司推出六边形LED芯片

　　芯片一般是传统四边形或是三角形，竟然还有六边形的?让我们来看一看：

　　Verticle 公司宣布推出世界上第一款六边形 LED 芯片。以其六边形外形命名的蜂窝型 LED 芯片是一个垂直结构芯片，专门为大功率LED应用所设计。Yoo 公司执行总裁 Dr.Mike (M.C.) 指出，设计该芯片旨在比传统四边形或三角形LED结构晶体上制造更多的芯片以及更多光能效果。

　　据了解，六边形 LED芯片在成本、效率以及束剖面等方面都有众多优势。蜂窝型™ 芯片第一个优势就是每个晶体上晶片数量极多;这是由于六边形是圆形晶体内部密封最好的。一个晶体能生产的六边形芯片数量比生产出的同样尺寸的四边形或三角形芯片的数量多15%。六边形芯片最后一个，但不是最次要的优势是其在封装之后的光能输出量。蜂窝型™ 芯片所产生的束剖面非常接近光学设计中使用的圆形镜片的圆形切面。但是，传统四边形或三角形芯片的束剖面在与圆形镜片结合时，往往会发生变化。

　　相比传统芯片来说，六边形芯片的优势非常明显，但是却没有实现六边形芯片的量产。主要原因是利用传统划割与切割技术进行芯片分离的难度很大。但是，由Verticle 公司发明的化学芯片分离法比传统的芯片分离法更加快捷。Verticle 公司发明的化学分离法是一种高度创新型芯片分割法，能够通过化学法蚀刻分界线，轻易地生产任意外形的芯片。此外，通过此技术，Verticle 公司能同时处理许多晶体，其能处理的芯片分离量是利用传统芯片分离法处理芯片量的500多倍。

　　4、晶电推出光效170lm/W的暖白光LED

　　随着LED的迅猛发展，LED发光效率总是越做越高。晶元光电研发中心(Epistar Lab) 已成功地开发出多项技术，包括新一代的透明基板转换制程、可增加光子萃取率的细微结构与可提高电流分布均匀度等，使红光LED在波长610纳米下效率达174流明/瓦。同时，在高压蓝光LED方面，当搭配有别于传统的波长转换材料之配方组合时，可验证出色温约2800K的暖白光其效率为170流明/瓦，演色性为88。今日达成上述成果，不仅超越预定目标，亦持续领先同业。晶元光电将持续开发更多先进的技术以提升产品的效能，与中下游客户共同携手将LED光源推展到照明市场上。

　　5、日本开发出无需电解电容器的LED照明用电源

　　2010年7月21日，在“TECHNO FRONTIER 2010(电源系统展)”上，日本村田制作所展示了用于LED照明的数字电源电路。输入输出电容器采用了该公司的积层陶瓷电容器(MLCC)，可内置于直管型LED照明器具的管内。与采用铝电解电容器时相比，除了可缩小了产品尺寸外，还能延长产品寿命。输入电压支持AC100V以及200V两种。

　　参考展示ClearSodick生产的直管型LED照明产品。管内内置了电源电路。相当于40W荧光灯的产品的耗电量为19W，LED元件数量为204个。

　　此次展示的是村田制作所面向LED照明厂商Clear Sodick开发的电源模块。目前还只面向ClearSodick供应，不过也在考虑面向其他公司销售事宜。ClearSodick从事相当于20W、40W以及100W荧光灯的直管型LED照明业务，所有类型产品的电源模块可通用。

　　为了使LED照明获得恒定电流，采用了DSP微控制器。开关频率约为200kHz.输出电容器采用了两个约5μF的MLCC.“一般情况下，该容量的MLCC无法完全吸收脉动电流，不过通过改进DSP侧的控制，不会感觉到照明器具的闪烁”(村田制作所)。主电路采用非绝缘升降压型，没有设置PFC(功率因数改善)电路。外形尺寸为180mm×19.4mm×6.5mm

　　DSP微控制器备有美国微芯科技(Microchip Technology)的“dsPIC33FGS系列”和新日本无线的“NJU20010(Alligator)系列”两种。后者是新日本无线2010年7月刚刚发布的产品。所有电源模块的主电路几乎全部通用，不过采用新日本无线的DSP微控制器的电源模块为了具备更高的输出功率，增加了两个电感。ClearSodick预定将这两种类型的电源模块分类使用。

　　6、首台国产LED芯片制造设备在佛山南海成功下线

　　这条消息，对国内企业来说，一定特振奋：1月8日，由南海民企昭信集团自主研发制造的国内首台半导体照明芯片核心设备成功下线。这意味着，国内长期依靠进口LED芯片制造设备的局面将被打破，填补了国内的核心技术空白。受此影响，相关的LED产品价格也会大幅下降。

　　据了解，该设备在研发过程中遇到不少困难，甚至还遭到国外的封锁。据透露，该设备接下来进行了 “闭关”4个月进行产品数据测试，随后进入量产阶段，估计5年内将达到10亿元以上的产值。

　　7、国内实现了SiC衬底上GaN LED的制备

　　当前，绝大部分GaN基LED均采用价格相对低廉的蓝宝石为衬底材料制备。然而，蓝宝石衬底与GaN材料有高达17%的晶格失配度，如此大的晶格失配造成了很高的位错密度，导致GaN LED中的非辐射复合中心增多，限制了其内量子效率的进一步提升。SiC衬底与GaN材料的晶格适配度只有3%，远小于蓝宝石衬底与GaN材料间的晶格适配度，因此在SiC衬底上外延生长的GaN材料的位错密度会更少，晶体质量会更高，同时SiC的热导率(4.2W/cm.K)远大于蓝宝石，有利于器件在大电流下工作。但是SiC衬底的制备难度较高，外延生长GaN的成核也具有一定难度。因此，SiC衬底上制备GaN LED的技术仅限于以美国CREE为代表的少数掌握SiC衬底制备技术的公司手中。

　　2010年上半年，山东华光光电子有限公司和山东大学联合设立的SiC衬底的制备及SiC衬底上的GaN-LED外延技术研发项目获得了突破性进展，在国内实现了SiC衬底上GaN LED的制备。

　　项目运作期间，山东大学在国家863项目的支持下利用5年多的时间成功突破了SiC单晶的生长和加工，目前3英寸SiC衬底已达到GaN LED外延时的“开盒即用”水平。山东华光光电子有限公司借鉴其在蓝宝石衬底上外延GaN LED的丰富经验，通过优化MOCVD生长工艺，成功生长出了高质量的GaN材料，GaN层厚度可达4um以上而不开裂。GaN薄膜X-Ray测量的(002)和(102)半宽分别达到160s和190s，位错密度比蓝宝石衬底上外延生长的GaN低了接近1个数量级。

　　通过优化外延生长条件生产出高结晶质量的SiC衬底GaN外延片之后，我们通过理论模拟，优化设计了SiC LED管芯结构，并在工艺上先后解决了SiC LED切割、欧姆接触及研磨等关键工艺。目前，8×10mil规格芯片封装后光输出功率达到16mW@20mA以上，远高于相同管芯尺寸的蓝宝石衬底类产品指标12mW@20mA。另外，由于SiC衬底具有较佳的热导率，以其为衬底制备的LED具有更好的饱和特性，更适合大电流密度工作。

　　山东华光光电子有限公司在SiC衬底上制备的蓝光LED的亮度达到了商品化的标准，并且超过了蓝宝石衬底，目前已经开始投向市场。

　　8、中科所研制出的LED灯光可无线上网

　　LED灯发出的光线竟然可以连接宽带网络，是天方夜谭吗?可并非如此：目前中科院半导体研究对于半导体照明信息网的研究已取得了重大突破。

　　一台笔记本电脑置于灯光的照射之下，没有网线连接，没有无线网卡，但流畅的网络视频仍在播放着……这是发生在中科院半导体所的半导体照明与信息化示范馆内的一幕。为什么会出现这样的情况?光电系统实验室的段靖远博士指出，它的奥秘就在于天花板上蓝色的LED照明灯。他介绍，网络信号正是通过灯光传输给电脑的。通过这种方式，目前上网最大传输速率可以达到每秒2兆。

　　除了连接网络外，LED灯还能充当各种家用电器的指挥官。该所的陈雄斌博士介绍，目前他们已实现了对多种电器的开关和调节的控制。这两项技术也已分别在世博会的航空馆和沪上生态家馆进行了展示。

　　9、大陆AC-LED实现突破性进展

　　当前，只有美国、韩国及台湾的三家公司拥有 AC-LED核心技术及第一代产品。但2010年，在中国大陆，AC-LED也取得了突破性进展：东营市加文光电有限公司与浪潮华光集团联合开发一种新型的交流驱动AC-LED技术，各项指标均已符合产业化要求，并申报了国家发明专利，填补了AC-LED在大陆的研究空白。

　　现有的LED工作模式主要集中在低电压(2-4伏)及恆定直流。当城市交流电被用于驱动LED灯时需要用到包含降压及稳流电子元器件的变压恆流电源，在交-直流转化过程中不可避免地存在着15-30%的损耗.为了充分发挥LED小尺寸的优势，结构复杂的LED的直流驱动电源模组往往和LED芯片一起，被紧凑地安装在狭小的灯具机体内部，LED芯片和电源都是热源，使得环境温度升高，从而进一步降低了直流驱动电源的工作效率和寿命。 LED电源的寿命瓶颈正成为很多问题的一个根本来源。

　　AC-LED技术，彻底突破了这一技术瓶颈：其基本概念是不使用额外(芯片以外)的交直流转换及整流电路，改为搭配限流电阻的方式直接以交流电驱动LED,避免使用恆定直流电源造成的效率损失、较大尺寸、复杂结构以及寿命限制。AC-LED 的应用捨弃了传统上的恆压恆流电源，去除了多餘的电子零件，从而降低了成本，在LED灯具小型化、可靠性及延长工作寿命领域取得了较大的成功。

　　10、中国初步掌握AMOLED核心关键技术

　　2010年，LED产业迅猛发展的同时，OLED产业也取得了新的突破。12月24日，昆山市工研院新型平板显示技术中心和维信诺公司在国内率先成功开发2.8英寸彩色有机发光显示器(AMOLED)显示屏，实现了红绿蓝三基色显示，全线打通了低温多晶硅背板和有机发光显示器(OLED)制造工艺技术。这是继维信诺依靠自主技术实现无源驱动型有机发光显示器 (PMOLED)技术产业化后，我国OLED产业的又一重大技术进展。标志着我国通过自主开发，已初步掌握了大尺寸有源矩阵有机发光显示器 (AMOLED)核心关键技术，在AMOLED产业化的道路上迈出了坚实一步。

　　OLED是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。OLED技术按照驱动方式的不同可分为PMOLED和 AMOLED两种。其中，AMOLED作为新一代显示技术，不仅属于我国重点发展的七大战略性新兴产业之一，也是全球OLED产业发展的热点与难点。作为一项技术依存度高的产业，需要一批技术过硬、创新能力强的企业带动产业发展。市工研院新型平板显示技术中心和维信诺公司在国内率先掌握的该项核心技术，进一步缩小了我国OLED产业与世界先进水平的差距。

　　2010年6 月，昆山平板显示中心建成了国内首条AMOLED中试生产线，经过半年努力，成功进行了AMOLED关键工艺技术的开发，为加速我国AMOLED的产业化进程打下了良好基础。

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