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LED照明点燃LED技术革新之火

2013-06-29 09:34
月城清浅
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   2009年以后,LED供应链中的企业的投资额超过了5亿美元。而当时,LED市场的整体价值也就只有5亿美元,为何会有如此巨额的投资呢?引领LED发展的主要是显示器,LED的销售额在2011年约为30亿美元,2012年扩大到了约60亿美元。有望成为LED另一个主要用途的是照明,但目前并未对市场的扩大做出太大贡献。现在,LED的目光瞄准了面发光、能发挥无眩光特点的用途。

  LED是尚在发展中的技术,其与支配市场的无机EL还构不成竞争。LED照明器具的发光效率约为110lm/W,而LED产品的发光效率最高也才只有60lm/W。每klm的成本,LED技术约为5美元,LED约为350美元。LED产品的质保寿命为20~25年,而LED只有5~10年。并且,LED的部分材料比其他材料劣化快,因此颜色可能会发生变化。这在工业和汽车用途上是无法容忍的。

  LED可对不同的材料做多种组合,还能采用多种构造。目前正在尝试以牺牲器件寿命为代价的增加驱动电流的方法等提高发光效率的研究。亮度可以用串联LED构造的方法来提高。在电流相同的条件下,串联两个不同构造的LED能发出约2倍的光。或者在低电流下实现相同的亮度,改善可靠性和寿命。

  LED之所以会劣化,是因为有机材料层容易受到氧化和湿气影响的结果,所以需要采用防渗透材料加以保护。而成本效率高、透明、结实、耐高温工艺且具有柔性的防渗透材料的制造却很困难。目前采用玻璃作为薄膜层基板,还使用玻璃板作机械保护以及防水防氧化保护。但即便是这些器件在温度上升后也会劣化。比如,汽车企业在85℃以上的温度下实施的加速应力试验就出现了问题。

  LED的制造成品率非常低。这是因为在制造阶段无法进行充分的控制,而且技能和经验也不足。制造LED的生产线成本很高。是因为没有标准设备,所有试产线都需要用几个月的时间来开发。德国欧司朗已经为德国的试产线投入了2000万欧元。虽然LED厂商提出,如能将高成本的络合物分子做成极薄层便可降低成本,但实际在制造过程中大多都损失掉了。

  如果采用更大的玻璃母基板,应该也能降低成本。现在使用47cm×37cm的第二代玻璃母板,可以切割成数张10cm×10cm的面板,但照亮一个房间需要10张以上的面板。每张面板都会产生切割和连接等成本,使用一张大面板可降低成本。另外,虽还存在如何使面板的表面实现整体均匀发光的问题,欧司朗通过在电极上应用金属网格解决了这个问题。

  LED照明的第一阶段是特殊照明用途,接下来依次是高级办公室、商业设施及高级住宅用照明。预计2020年之前LED照明的普及率将达到约1.5%,市场规模为17亿美元,其中80%为普通照明用途。但这种市场规模只能容纳部分LED照明厂商。LED要取得成功,必须开发新材料。在化学领域实力非常强大的韩国和德国等国家,或许会诞生有实力的企业。

  在前景不甚明朗的情况下,仍有如此多的国家涉足有机照明领域并加入其整体价值链,着实令人吃惊。涉足企业有设备厂商、萤光及磷光材料供应商、高分子材料开发企业,还有可成为玻璃和柔性基板材料的塑料及金属箔制造商等。有些企业开发出了LED的新构造、塑料以及用于封装和防渗透或者新电极的特殊技术解决方案。幸运的是,这种由LED带来的技术革新还能用于其他很多电子领域,因此有助于提高投资效率。
 

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