【法蘭克福展】挑戰(zhàn)LED發(fā)光效率的極限

文章來源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2016-03-22

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　　LEDinside訪談2016年法蘭克福建筑與照明大展,，發(fā)現(xiàn)若談到各家LED廠商的技術(shù)進(jìn)展,，其實(shí)本次展會(huì)看不到革命創(chuàng)新的技術(shù)。多半還是在既有的技術(shù)上頭去做優(yōu)化與提升,。但是總結(jié)了一下,，大致上從技術(shù)端還是可以發(fā)現(xiàn)一些方向。

　　導(dǎo)入特殊材料來提升效能,，LED球泡燈,，GaN on GaN LED，或是GaN IC等應(yīng)用,，包括可撓曲的LED燈絲等等,。

　　透過各種材料與制程的改良，在既有的產(chǎn)品上去做優(yōu)化,，例如將發(fā)光效率發(fā)揮到極致的中功率LED,，廠房照明，或是CSP LED,。

　　特殊應(yīng)用,，如紅外線虹膜辨識(shí)與紅外線生物感測器

　　我們就來看看LED產(chǎn)業(yè)有哪些新的重點(diǎn)：

　　GaN on GaN LED

　　SORAA為展場當(dāng)中，醫(yī)院led照明,，展示出GaN on GaN LED的代表廠商,。而本次也有榮幸與SORAA共同創(chuàng)辦人，工程照明,，店鋪照明,，諾貝爾獎(jiǎng)得主中村修二先生請(qǐng)教未來LED產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展方向。中村先生強(qiáng)調(diào)GaN on GaN LED能夠打造出完美的LED光源,。目前SORAA所制作的紫色LED采用GaN基板制造的,，也就是所謂的「GaN on GaN」LED。由於GaN類半導(dǎo)體材料與GaN基板結(jié)合，口碑,，可以有效地降低晶格位錯(cuò)密度,。因此不但發(fā)光效率高，而且效率的提高速度快,。

　　2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主,，SORAA共同創(chuàng)辦人，中村修二先生,。(所有圖片來源：LEDinside)

　　

采用GaN on GaN技術(shù)的紫光LED晶片,。

　　除此之外，SORAA的LED燈還具有以下特點(diǎn),，LED天花燈,，即從LED燈發(fā)出的光（光束）的亮度比較均勻、可自由改變光束形狀,。甚至開發(fā)出名為「SNAP」的光學(xué)套件,，在拆卸部配置了磁鐵，只要該光學(xué)套件與燈具結(jié)合之後,，就可以改變光束形狀,，照明資質(zhì)，還能改變色溫,。該光學(xué)套件對(duì)於使用者來說,，使用上十分具有彈性，能隨著各種商用場合去任意變換發(fā)光角度與色溫,。

　　

SORAA開發(fā)出各種可以改變光束形狀,，還能改變色溫的SNAP光學(xué)套件。

　　

SORAA的LED搭配SNAP光學(xué)套件,，可以讓光線精準(zhǔn)地改變角度,，照射到另一個(gè)需要投射的物體。

　　GaN IC Driver

　　晶元光電在本此法蘭克福展會(huì)當(dāng)中所展示出的GaN功率元件(GaN IC Driver),，展場詢問度也頗高,。傳統(tǒng)以矽功率元件設(shè)計(jì)的電源供應(yīng)器或電源轉(zhuǎn)換器，體積皆很大且能源效率提升有限,，若改用GaN功率元件,，則可大幅縮小電源設(shè)計(jì)尺寸，同時(shí)提高能效,，進(jìn)而可開創(chuàng)出更多新應(yīng)用的可能性。

　

　DOB模組,，搭配傳統(tǒng)矽功率元件,，上頭仍需要相當(dāng)多的電阻與電容等保護(hù)電路。

　

DOB模組，搭配GaN功率元件,，因材料特性可以承受較大的電壓,，將可以減少相關(guān)的保護(hù)電路元件，有效的縮小體積,。

　　挑戰(zhàn)LED發(fā)光效率的極限

　　本次展會(huì)當(dāng)中,，各家LED廠商紛紛展示高光效的LED產(chǎn)品。從小功率LED到COB,，其發(fā)光效率紛紛挑戰(zhàn)技術(shù)極限,。由於LED的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了相對(duì)成熟的階段，各家廠商的LED效率其實(shí)都已經(jīng)相當(dāng)接近,。

　　由三星LED展示出全系列LED產(chǎn)品的發(fā)光效率,，同時(shí)也幾乎可以代表各家廠商的技術(shù)進(jìn)展。

　　200LM/W的中功率LED紛紛問世

　　如億光與首爾半導(dǎo)體,，三星LED紛紛推出200LM/W的中功率LED,。不約而同的這幾家公司紛紛宣稱今年的5630系列產(chǎn)品將會(huì)達(dá)到220LM/W的發(fā)光效率。

　　各家廠商推出全系列的CSP LED

　　各家廠商紛紛推出全系列的CSP LED,，目前1W規(guī)格的CSP LED多半在140LM/W,，包括日亞化的DMC(Direct Mountable Chip)系列，辦公照明,，還有隆達(dá)的1616 CSP LED,。

　隆達(dá)的0.2W CSP LED可達(dá)210LM/W，0.9W的CSP LED約140LM/W,。

　　而LEDinside也觀察到越來越多LED廠商推出利用單顆CSP LED所組成的集成式CSP LED模組,，目標(biāo)取代COB LED。

　　晶電的集成式CSP LED模組,，可以透過單顆CSP組成20~40W的模組,，提供客戶COB以外的另一個(gè)選擇。

　　

Citizen的roadmap也計(jì)畫推出第五代的COB LED,，光通量高達(dá)3749LM的COB,，光效高達(dá)150LM/W。

　　光品質(zhì)的堅(jiān)持不能妥協(xié)

　　由于LED價(jià)格競爭激烈,，部分LED廠商紛紛選擇走向另外的高端市場,，來做出產(chǎn)品差異化。例如來自美國矽谷的XICATO就展示出利用Remote phosphor技術(shù)的打造的光源模組,，能夠有效地將色容差控制在1~2個(gè)麥克亞當(dāng)橢圓(MacAdam Ellipse)以內(nèi),。由於該公司產(chǎn)品采取精品路線，目前XICATO的產(chǎn)品已經(jīng)獲得許多歐洲高端照明品牌廠商的采用,。

　　

XICATO的行銷方式,，利用XICATO MAN來打擊各種光品質(zhì)不良的問題,。

　　而光品質(zhì)不佳以及頻閃等現(xiàn)象引起的視覺幻象(TLA， temporal light artefacts)問題,，這幾年來也逐漸受到照明業(yè)界的重視,。展會(huì)當(dāng)中，許多LED廠商紛紛提出來解決方案,。包括XICATO以及SORAA都推出無頻閃的LED燈,。所謂的頻閃效應(yīng)可以從一些現(xiàn)象中觀察到，最簡單的就是用手機(jī)對(duì)準(zhǔn)光源拍照,，有頻閃的光源會(huì)出現(xiàn)水波紋,。光源的低頻閃爍容易對(duì)於某些特定族群容易造成負(fù)面影響，包含孩童,、自閉癥患者,、偏頭痛患者、癲癇患者,，家用照明,，長期在有頻閃的光源下工作，店鋪照明,，也容易加速眼睛的疲勞,。

　有頻閃的光源除了利用手機(jī)來測試是否有水波紋，也能夠用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤來看觀察到,。

　

SORAA采用作兩級(jí)架構(gòu)的電路來打造零頻閃的優(yōu)質(zhì)LED光源,。

　　燈絲燈普及后，延伸的專利地雷需要小心

　　本次展會(huì)中也可以觀察到燈絲燈已經(jīng)逐漸普及在歐洲市場,。從原本都是亞洲LED制造商在展示的產(chǎn)品,，到現(xiàn)在一些歐洲燈具制造商攤位當(dāng)中都可以看到，而燈具種類也逐漸多元化,，LED燈管,，甚至都會(huì)搭配可以調(diào)光的燈絲燈。顯示歐洲人對(duì)於類似傳統(tǒng)白熾燈泡的照明型態(tài)還是情有獨(dú)鍾的,。但由于許多LED廠商都有其專利主張,，因此近年來燈絲燈的專利訴訟糾紛層出不窮。

　　目前LED燈絲燈的設(shè)計(jì)型態(tài)不外乎是將多根LED燈絲,，透過不同的排列方式來達(dá)到全周光效果,。同時(shí)也會(huì)在玻璃泡殼內(nèi)灌入各種氣體，來增加導(dǎo)熱效果,，延長燈絲燈的壽命,。而燈絲的制作方式普遍上都是將LED晶片打在各種的基板上，包括藍(lán)寶石基板,，玻璃基板,，或是陶瓷基板,。基板的用途還是以兩面出光以及具有熱傳導(dǎo)的能力為考量,。但是LEDinside也在展會(huì)中觀察到已經(jīng)有廠商將LED晶片打在軟性透明基板上頭。來自臺(tái)灣的Liquileds Lighting展示出可撓曲的燈絲燈,，主打Curve is better,，并且將軟性的燈絲可撓成各種形狀，效果更接近傳統(tǒng)的白熾燈泡,。

　　

歐司朗展示出可以調(diào)光的E27燈絲燈,。

　晶元光電對(duì)于燈絲燈的專利主張，目前僅授權(quán)晶揚(yáng)(COSMOSLED),、立達(dá)信(LEEDARSON),、FSL()。

  來自臺(tái)灣的Liquileds Lighting展示出可撓曲的燈絲燈,，展會(huì)當(dāng)中的歐美廠商詢問度頗高,。

　　特殊應(yīng)用逐漸受到市場重視

　　OSRAM是本次展會(huì)當(dāng)中，少數(shù)展示出先進(jìn)技術(shù)的紅外線解決方案,。包括生物感測器,，以及虹膜辨識(shí)等感測器。特別是虹膜辨識(shí)系統(tǒng)是目前最普遍且具高安全性的生物辨識(shí)方式,，透過虹膜辨識(shí),，可找出約2，000個(gè)不同的特徵點(diǎn),，與指紋約100個(gè)特徵點(diǎn)相比,，照明產(chǎn)品，準(zhǔn)確性來的更高,。

　　由于紅外線LED市場應(yīng)用相當(dāng)廣泛,，包含影像感測、體感/移動(dòng)偵測,、光遮斷感測,、近接開關(guān)、位置感測,、生物辨識(shí),、脈搏血氧偵測等。未來紅外線LED在手持式應(yīng)用裝置方面的應(yīng)用,，商業(yè)照明,，包含資訊安全與健康管理等與其附加價(jià)值，獲利空間可期,，可望帶動(dòng)紅外線LED市場穩(wěn)健發(fā)展,。

　　歐司朗推出的紅外線虹膜辨識(shí)感測器,。

　　歐司朗展示的可測心跳與血氧的紅外線生物感測器，可搭載于各種穿戴裝置,。

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