成本不是半导体白光照明的拦路虎
mass_lynnxy2006/05/10电子技术 IP:广西

虽然半导体照明非常昂贵,很难进入普通消费者家庭的说法不绝于耳,但半导体白光照明灯要替代白炽灯和日光灯,在外延、芯片和封装等成本降低上并没有很大困难,其中关键的挑战在于能否大幅度提升技术水平。半导体照明灯替代白炽灯和日光灯是必然趋势,其价格一定能降到老百姓能接受的程度。

半导体照明成本在逐渐下降

半导体照明的技术路线众多,不同技术路线成本不同。就同一种技术路线而言,不同技术水平成本也有明显差异。即使同一种技术路线、同一种技术水平,各生产厂家采用不同的成本控制方法,其结果也会有较大差别。由于上述问题都给成本预测带来困难,所以要做半导体照明的有关成本预测,先让我们对技术方案进行一些假设:

首先,蓝光LED激发荧光粉,其中蓝光LED为GaN基多量子阱LED结构。其次,由尺寸为1mm×1mm的芯片封装成单灯。第三,半导体照明灯由若干个单灯简单组合而成。第四,每一个单灯均安装在带有驱动电源、散热性能良好的灯支架上,但驱动电源、支架及装饰部件的成本不计算在固态照明灯成本之内,即本文仅考虑“灯泡”的成本。第五,芯片发光效率高低和芯片器件所能承受的功率密度大小基本与成本无关。这一假设显然有不足之处,但由于提高发光效率和器件所能承受的功率密度的技术路线太多,很难预测不同路线的真实成本,所以在目前情况下只好如此。不过,这一假设在一定范围内是成立的。比如,同一家研究单位或企业提高外延生长、芯片制造和器件封装水平,往往可以在不明显增加成本的前提下,通过优化工艺技术而显著提高发光效率和器件所能承受的电流密度。第六,外延生长、芯片制造和器件封装均达到比较理想的90%的合格率。

一些国家,已经对固态照明技术的成本做出了一个规划,例如,美国固态照明技术路线图中就有对成本的目标:

首先,到2007年,光通量为200lm的固态白光照明灯(效率为75lm/W),价格降到4美元以下,即光通量相当于20W白炽灯水平的固态白光照明灯,其单价降到32元人民币左右。

其次,到2012年,光通量为1000lm的固态白光照明灯(发光效率为150lm/W),价格降到5美元以下,即光通量相当于60W白炽灯水平的固态白光照明灯,其单价降到40元人民币左右。

第三,到2020年,光通量为1500lm的固态白光照明灯(发光效率为200lm/W),价格降到3美元以下,即光通量相当于20W日光灯水平的固态白光照明灯,其单价降到24元人民币左右。

除了成本规划外,目前市场上的情况如何呢?

目前市场上光通量为30lm~50lm的固态白光单灯(1mm×1mm芯片),其销售价格约为20元到28元。但实际成本如何呢?在一片直径为50mm的蓝宝石衬底上,GaN基LED的衬底、外延和芯片成本分别为300元、300元和600元,用此外延材料可制造成1600个大小为1mm×1mm的功率型半导体芯片,每个芯片的成本不到1元。

目前封装1W半导体白光灯的成本约6元(芯片成本除外),但批量生产,厂家自己开模,成本控制在1.5元是没有问题的,所以,只要企业规模做上去了,合格率达到预期的目标,1W半导体白光灯成本应在2.5元以内。

来自:电子信息 / 电子技术
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~~空空如也
LED
18年9个月前 IP:未同步
6046

比起日益降低的节能等成本,半导体材料还是太贵了,进入日用照明尚待时日。可能很快可以用于装饰、汽车照明等灯特殊一些的地方。

问个属于基本概念和定义的弱智问题:半导体材料的发光效率到底有多高,1W的电力假如100%转化为光,即电磁波的总辐射功率最大,能达到多少流明?

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sohupusy
18年9个月前 IP:未同步
6047
技术才是半导休的拦路虎。最主要的是普通的LED的光谱,即光的颜色(我不太懂光学的名词,不知是否应用错误)与日光相差太远了,看多了会令人产生不舒服及作呕的感觉。现在还不能在普通照明中应用,只能在指示方面或一般的小手电应用。如果能突破这个难点的话,前途无量啊。
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mass_lynnxy作者
18年9个月前 IP:未同步
6048
网上的一些资料,白光前途是光明的。 LED白光螢光粉整體解決方案 白光LED螢光粉簡介 利用 LED 搭配螢光粉來製作發白光元件,也就是白光LED,有兩點關鍵:第一點是必須有高效率的LED;第二點則是必須有可以搭配的高效率螢光粉。 與螢光粉搭配產生白光之可行方式 : 藍光 ( 約 460 nm ) + 發黃光螢光粉 ( 藍、黃光互補成白光) 紫光 ( 約 410 nm ) + 特殊單色螢光粉 ( 新產品 ) 紫外光 ( 約 365~385 nm ) + 紅、藍、綠三色螢光粉 紫外光 ( 約 254 nm ) + 紅、藍、綠三色螢光粉 紫外光 ( 約 254 nm ) + 單一發白光螢光粉 ( 一種螢光粉就可以發白光 ) 根據以上幾種方式我們歸納幾點: 一、藍光LED + 黃光螢光粉,是目前趨勢,我們製作兩類型發黃光螢光粉,分別是D-YAG及Zex,可與藍光LED搭配產生白光。 二、根據我們取得之紫光LED ( 約410 nm ) 測試,使用紫光搭配我們開發的特殊螢光粉,製作之白光LED亮度,比藍光LED + 黃光螢光粉更高。 三、我們已開發365~385nm激發之高亮度紅、藍、綠三色螢光粉,可與365~385 nm紫外光LED搭配。 四、如果有高效率之254nm紫外光LED,製作白光可考慮兩種方式:第一種是選用254nm激發之高亮度紅、藍、綠三色螢光粉,用三色配出白色 ( 用二色配一樣原理 );此時可選用之螢光粉種類非常多,但要考慮製程。第二種方式是選用一種極特殊螢光粉,只要一種螢光粉就可以發出白光,不必配三色。 五、我們已開發數種單一材料就可以發白光的白光螢光粉。 六、上述製作白光使用之螢光粉,道爾科技均已生產。 七、我們認為使用紫光LED加螢光粉製作白光是很好的方式,可能是新近驅勢。 八、道爾科技提供各種特性的螢光粉,配合各公司不同的開發方向。 螢光粉整體解決方案 道爾科技面對LED 廠的需求,開始進行螢光粉整體解決方案 ( LED Phosphor Total Solution Project )。為使各不同 LED 廠 ( 晶粒廠、封裝廠 ) 在不同開發方向,或整體開發的各個階段必不必擔心沒有螢光粉可以搭配,最完美的解決方案,就是準備好各種特性的螢光粉,可以搭配各種不同的 LED。我們運\用我們發現的一個規則 ( 我們稱為K-N Junction,在我們所研發的螢光粉裏有良好適用性 ) 幫助我們縮短時程;開發及提昇螢光粉性質。對於上述幾種白光製作所需螢光粉,我們都已正式量產,亮度也都已達到極高標準。各公司不同的開發方向或需求,可以在這裏取得整體的解決方案。 紫光 LED+螢光粉 根據我們取得的紫光LED測試,用紫光 LED+螢光粉來製作白光LED的發光效果,比使用藍光LED+黃光螢光粉來的好,亮度更高,發光已經達到「刺眼」的階段。考慮亮度及專利等問題,我們認為紫光+螢光粉可能會是新近趨勢,值得廠商著手規劃、佈局。紫光 LED 用螢光粉具有紫光激發極高亮度,並已進行智財權保護。 單一發白光螢光粉 搭配254nm紫外光之單一發白光螢光粉,是在254 nm 激發下,發白光螢光粉。如果有高效率254nm紫外光LED,可以搭配這類螢光粉製作白光。這類材料並非用三原色或與 LED 混光,也不是多種材料混成,而是單一材料就發白光。我們開發白光螢光粉,有不同主體 ( Host ) 類型供客戶選擇,可以直接在螢光粉上控制白光色溫等性質。
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