德國法蘭克福展會(huì) 挑戰(zhàn)LED發(fā)光效率的極限
日期：2016-03-22 / 人氣： / 來源：
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，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，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(cè)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為展覽設(shè)計(jì)臺(tái)當(dāng)中，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，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 GaNLED。由于GaN類半導(dǎo)體材料與GaN基板結(jié)合，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)，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)合之后，就可以改變光束形狀，還能改變色溫。該光學(xué)套件對(duì)于使用者來說，使用上十分具有彈性，能隨著各種商用場(chǎng)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(chǎng)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。由于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，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)劃推出第五代的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(jìng)爭(zhēng)激烈，部分LED廠商紛紛選擇走向另外的高端市場(chǎng)，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)。由于該公司產(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(jiǎn)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)于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，長(zhǎng)期在有頻閃的光源下工作，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(cè)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(chǎng)。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，甚至都會(huì)搭配可以調(diào)光的燈絲燈。顯示歐洲人對(duì)于類似傳統(tǒng)白熾燈泡的照明型態(tài)還是情有獨(dú)鐘的。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(zhǎng)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（佛山照明）。
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(chǎng)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(cè)器，以及虹膜辨識(shí)等感測(cè)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)不同的特征點(diǎn)，與指紋約100個(gè)特征點(diǎn)相比，準(zhǔn)確性來的更高。
由于紅外線LED市場(chǎng)應(yīng)用相當(dāng)廣泛，包含影像感測(cè)、體感/移動(dòng)偵測(cè)、光遮斷感測(cè)、近接開關(guān)、位置感測(cè)、生物辨識(shí)、脈搏血氧偵測(cè)等。未來紅外線LED在手持式應(yīng)用裝置方面的應(yīng)用，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(chǎng)穩(wěn)健發(fā)展。
歐司朗推出的紅外線虹膜辨識(shí)感測(cè)器。
歐司朗展示的可測(cè)心跳與血氧的紅外線生物感測(cè)器，可搭載于各種穿戴裝置。
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