照明革命與白光LED的長跑
白光LED從生產上分為幾大類:第一種為單顆藍光LED搭配YAG螢光粉。第二種為使用紅、藍、綠三顆LED直接混合出白光。其他尚有使用紫外光搭配RGB三色螢光粉及日商Sumitomo研發之ZnSe基板搭配藍光LED等。第一種由Nichia主導,有色偏問題但成本低,目前為市場主流。第二種因三顆晶粒特性不一使設計較為複雜、壽命不穩定、體積較大、成本亦較高,但少專利威脅是其優點。其他方法各有其優缺點但應用較少。
目前日商量產的白光LED發光效率大約在30~40lm/W水準上下,與螢光燈管發光效率仍有差距。若能持續提升達到室內照明60 lm/W以上,室外照明100 lm/W以上,加上價格滑落將有機會逐漸取代現有照明設備。
主要有兩大發展方向:一是提高LED發光效率;日商Nichia於2003年時60lm/W產品已開發完成,預計2005年以後量產。另一主要廠商Cree使用SiC基板提升外部量子效率,方法不同水準相似。二是改良封裝技術及改良螢光粉和塗抹技術等,包含採用覆晶封裝技術或尋找合適之螢光粉;塗抹技術也持續進步中。
想要再提升光使用效率達到100lm/W以上水準,研究機構及主要廠商正開發新架構中,但成本甚高,距離量產化仍有相當距離,預計2008年前後可能實現。
LED產業2004年展望
◘白光LED的專利技術目前幾乎都由Nichia、Toyoda Gosei、Lumileds、Osram等大廠所把持,如何突破專利包圍是今後台商必須面對的長期發展課題。
◘台灣廠商發展速度與能力令日商側目,由於Nichia專利涵蓋上、中、下游,2003年第四季起幾乎每個月皆對台灣廠商做官方及非官方的警告,是否持續此動作是重要觀察指標。若有動作可能落在2004年第二季。目前最好方法是靜觀其變,若有動作反而可了解對方虛實,知道該如何因應。
◘台灣廠商積極努力冀望有所突破,如億光取得Osram螢光粉授權;詮興在封裝技術及螢光劑塗抹技術突破Nichia封鎖取得多項專利;博友與Sumitomo合作發展ZnSe白光LED,預定第一季量產。光寶、億光等和大學研究機構合作多年,陸續申請專利中。封裝廠宏齊主打RGB三色混合白光LED等,其他廠商也積極發展各項技術。
◘廠商想在白光LED領域突破重圍,或達到授權目的,仍有許多課題有待突破,如提升磊晶亮度;改良封裝結構;紫外光LED封裝材料的發展;覆晶封裝技術的發展;新設備的購置等都很重要。
◘璨圓光電等十餘家國內廠商已成立研發聯盟,政府及研究機構皆大力支持,如何分工合作發展專長技術,彰顯研發成果,是新一年眾國內廠商重要課題。
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