過去一年出現(xiàn)的LED照明十大關(guān)鍵技術(shù)盤點

　　OLED（Organic Light-emitTIng Diodes），中文名稱為有機發(fā)光二極管，是基于有機半導(dǎo)體材料的發(fā)光二極管。OLED由于具有全固態(tài)、主動發(fā)光、高對比、超薄、低功耗、無視角限制、響應(yīng)速度快、工作溫度范圍寬、易于實現(xiàn)柔性和大面積、功耗低等諸多優(yōu)點。目前OLED已在手機終端等小尺寸顯示領(lǐng)域得到應(yīng)用，在大尺寸電視和照明領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿σ驳玫綐I(yè)界的認可。OLED已經(jīng)被視為21世紀最具前途的顯示和照明產(chǎn)品之一。

　　而OLED，正是從2012年正式登上了照明的舞臺，雖然目前只是一個小角色，但是對LED有不小的替代威脅。

　　在4月的法蘭克福展上， Philips首次展示出最新OLED技術(shù)的Lumiblade OLED GL350 面板，每片GL 350 OLED面板尺寸約155平方公分，亮度可達115LM。

　　而在2012年5月8日-11日的美國拉斯維加斯照明展上，Philips再次展出了一個OLED鏡子的產(chǎn)品，它會自動感應(yīng)人體的接近與否，自動把周圍的OLED光源模組做調(diào)整，中間變暗變成具備鏡子的效果。成功的將智慧燈具和OLED的概念整合在一起。

　　作為全球照明市場領(lǐng)導(dǎo)品牌的Philips，押寶OLED的意味非常明顯。

　　但是，OLED應(yīng)用于照明領(lǐng)域，光效卻是一個不小的考驗。在顯示領(lǐng)域OLED亮度達到100～300cd/cm²就可以得到應(yīng)用，然而在照明用途中，亮度至少要達到1000～3000cd/cm²。未來幾年，OLED與LED在照明領(lǐng)域的此消彼長的速率，將取決于OLED光效追趕的進度。

　　關(guān)鍵字二：PSS

　　PSS（Patterned Sapphire Substrate），也就是在藍寶石襯底上生長干法刻蝕用掩膜，用標準的光刻制程將掩膜刻出圖形，利用ICP刻蝕技術(shù)刻蝕藍寶石，并去掉掩膜，再在其上生長GaN材料，使GaN材料的縱向發(fā)展變?yōu)闄M向。一方面可以有效減少GaN外延材料的位元錯密度，從而減小有源區(qū)的非輻射復(fù)合，提升內(nèi)量子效率，減小反向漏電流，提高LED的壽命;另一方面有源區(qū)發(fā)出的光，經(jīng)GaN和藍寶石襯底接口多次散射，改變了全反射光的出射角，增加了倒裝LED的光從藍寶石襯底出射的幾率，從而提高了光的提取效率。

　　因此，PSS一時間成為外延廠商爭相采用的提升亮度的主流技術(shù)，迅速的普及化，到2012年下半年P(guān)SS已經(jīng)占到了全世界LED用藍寶石基板的近八成。

　　而上半年的時候，藍寶石襯底平片價格跌入低谷，襯底廠商普遍的陷入虧損。而PSS因為市場需求強勁，一時間市場價格超過平片2倍以上，吸引藍寶石基板廠加碼部署，期望以此突破營收虧損的困境。然而隨著新增產(chǎn)能逐漸投入使用，PSS價格下降的速度也是驚人之快。

　　而一些大廠此時已經(jīng)考慮采用更為先進的nPSS技術(shù)，nPSS的pitch不到1um，亮度能比PSS再提升3%到10%。而壓印要比蝕刻的成本更低出1美金以上，穩(wěn)定性及一致性表現(xiàn)也要好。期待靠PSS來拯救頹勢的襯底廠恐怕又一次要失望，不過技術(shù)進步的路徑誰又能猜得到？

　　關(guān)鍵字三：非藍寶石襯底

　　除開CREE成功的商業(yè)化SiC襯底之外，人們已經(jīng)習(xí)慣了襯底材料就是藍寶石了。不過來到2012年，非藍寶石襯底方案第一次對藍寶石襯底的地位發(fā)起了有威脅的挑戰(zhàn)。

　　最有威脅的挑戰(zhàn)無疑來自硅襯底，2012年1月12日，歐司朗宣傳在150mm的硅片上成功長出GaN的外延，切成1mm²在350mA下亮度可以達到140lm，該項目是德國聯(lián)邦教育和研究部資助的“硅上氮化鎵”專案的一部分。

　　而東芝的動作就更快一步，2012年12月中，原來并不涉足封裝的東芝直接開賣LED，而芯片正是采用與美國普瑞（Bridgelux）合作的在8吋硅基板上生長的LED芯片。東芝共發(fā)布了四款現(xiàn)行產(chǎn)品的規(guī)格書，包括一款色溫3000K，一款色溫4000K及兩款色溫5000K的LED產(chǎn)品。其中在典型正向電壓為2.9V時，350mA驅(qū)動色溫5000K，顯色指數(shù)為70的型號為TL1F1-NW0的LED，光效達到110lm/W。

　　圖片來源：OSRAM

　　圖片來源：TOSHIBA

　　中國廠商晶能光電經(jīng)過多年在硅襯底領(lǐng)域的耕耘，在2012年推出的發(fā)光效率超過120lm/W硅基大功率LED芯片產(chǎn)品，這對渴望自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)芯片是一個極大的利好消息。

　　在中國工信部公布的2012年第十二屆資訊產(chǎn)業(yè)重大技術(shù)發(fā)明評選結(jié)果中，晶能光電（江西）有限公司《硅襯底氮化鎵基LED材料及大功率芯片技術(shù)》專案被評為資訊產(chǎn)業(yè)重大技術(shù)發(fā)明，并納入《電子資訊產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金專案指南》，享受國家電子資訊產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金專案資金扶持。

　　而GaN基同質(zhì)外延也并不示弱，在2012年7月3日，首爾半導(dǎo)體全球首次發(fā)布了“npola”，單顆亮度達到500lm，中村修二博士專程去首爾去為發(fā)布會站臺。而中村博士參與創(chuàng)辦的SORAA公司更是以前瞻性的GaN-on-GaN LED技術(shù)獲得了美國DOE下屬的能源轉(zhuǎn)換機構(gòu)ARPA-E（Advanced Research Projects Agency - Energy）的資助。

　　而CREE在所謂SC³這種新一代技術(shù)平臺下，連續(xù)推出多款刷新業(yè)界光效的量產(chǎn)LED產(chǎn)品，12月更推出XLamp系列MK-R在1W和25°C溫度的條件下，可提供高達200 lm/W的發(fā)光效率。再次提振SiC襯底LED在光效競賽中綜合實力排頭地位。

　　非藍寶石襯底方案，不僅僅是一次次為產(chǎn)業(yè)界所共同關(guān)注，各國政府也都將之作為重要的基礎(chǔ)研究而納入政策視野，入選十大理所當然。

　　資料來源：Seoul Semiconductor

　　資料來源：Soraa