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全球固态照明技能与产品开展概略

  全球固态照明技能与产品开展概略

  固态照明具有的节能、环保等优势,在全球变暖现象日益严重下,为LED或照明厂商用于压服消费者抛弃传统照明,改采固态照明的卖点。许多LED厂商也声称其照明产品的优越性与接单状况之杰出。但就现在状况而言,固态照明灯具与传统灯具在价格上究竟仍有一道难以跨过的距离。简而言之,笔者估测固态照明商场至少也要在4、5年之后,其价格与功能的总合点评才有可能与传统灯具混为一谈,并在照明商场真实具有一席之地。

  所谓的固态照明是指其发光部位为固体(与日光灯的气体发光不同),故LED与OLED(有机电激发光二极管),均属固态照明光源。OLED尽管产品化脚步较LED为慢,但发光均匀性、与量产性是其优势地点,在回忆固态照明之技能开展时,并不应该小看OLED的技能开展开展。

  LED技能开展

  回忆各LED与OLED大厂在曩昔一年内的技能开展。首要来看LED龙头厂商日亚化学的开展。日亚于2007年9月时宣布了其新式LED,该试验型产品在顺向电流为350mA的条件下,918博天堂门户,光通量可达145lm,发光功率约为134lm/W,芯片的巨细为1mm2,色温为4,988K(在If=20mA的状况下,发光功率更高达169 lm/W)。

  而此新产品亦是运用蓝光LED调配YAG荧光粉而宣布白光,而发光功率得以前进的的首要要素为蓝光LED的功率有前进,该蓝光LED在If=350mA与1A的条件下,其发光功率分别为651mW与1.7W。

  除了白光LED外,日亚也宣布了新式的蓝光与绿光LED,两款芯片的巨细皆为1mm2,在If=350mA的条件下,蓝光与绿光LED的发光功率分别为80 lm/W与109 lm/W。

  第二大厂OSRAM Opto Semiconductors也于2007年9月时宣布了其新式的绿光LED产品,该芯片巨细为1mm2。在驱动电流为1A的条件下,可宣布191 lm的光通量,发光功率为48 lm/W,波长为527nm;而在驱动电流为350mA时,发光功率则可达81 lm/W,波长则变为532nm。OSRAM此次宣布的新产品改进Droop现象(蓝光LED、绿光LED等将InGaN作为发光层的LED在前进输入电流密度时发光功率呈现下降的现象),来使发光功率获得前进,此产品未来将朝向LED投影机光源的运用开展。

  而现在市面上的高功率芯片首要提供者CREE,也在2007年9月时发布了其研讨作用,其新式试验品为一LED数组(Array),由复数芯片所组合而成,其操作电流巨细为350mA,总耗费功率将近8W,发光功率可达88~95 lm/W。该公司于2006年7月时所宣布的LED数组之发光功率则为79 lm/W,显现一年内LED发光功率前进了11%~20%。

  此外,Cree也于一起宣布了两款新式高功率白光LED的研制作用,其间一项产品可承受高达4A驱动电流之白光LED,可宣布高达1,050 lm之冷白光,发光功率为72 lm/W(同条件下可宣布760 lm之暖白光,发光功率为52 lm/W);另一项则可在350mA的驱动电流下,宣布136 lm(Cool White,5,813K)与104 lm (Warm White,2,950K)之光通量,发光功率分别为129 lm/W与99 lm/W。并预期两款原型产品皆可于两年内进入量产阶段。而在绿光LED方面也有开展,Cree于同年11月宣布了其新式绿光LED产品可在350mA之驱动电流下宣布87.5 lm的光通量。

  在高功率LED封装技方面被以为有独到之处的Philips Lumileds则是于2007年1月时声称其高功率白光LED之发光功率已达115 lm/W(在驱动电流为350mA的状况下)。同年11月时则宣布了其新式量产化产品Luxeon K2,可承受1A之驱动电流,最大可至1.5A,并宣布160 lm以上之光通量,是LED业界第一款产品化的1A LED。

  除了在发光功率与可承受之驱动电流上下功夫外,Lumileds也针对LED照明产品化的一大问题—LED的均匀性,进行改进,于2007年8月时宣布了Lumiramic技能,该技能可将LED的色温规模减低为本来的1/4,可削减各个LED间色温不均的现象(参照图1)。

  

图1Lumileds之 Lumiramic技能简图

资料来历:Philips Lumileds

  Lumileds也订出了未来的开展方针(参照表1),现在LED的内部量子功率仍是其发光功率能否前进的重要关键,特别是在高驱动电流下所发作的Droop现象,更是LED能否跨入干流照明运用的一大课题。Lumileds虽提出其对Droop现象的解说及其以为可行的解决方法。但仍有许多专家并不赞同Lumileds所提出的理论,加上亦有厂商表明,他们曾测试过Lumileds的产品,并亲身试验过Lumileds所提出的解决方案,Droop现象不能说没有获得改进,但作用并不如Lumileds所声称的那么杰出,故Droop的成因、组织与解决方案现在仍有争议。

  

表1Lumileds之高功率LED开展规划

资料来历:Philips Lumiled

  OLED 技能开展

  图2为OLED近9年来之技能开展状况,2006年8月时,UDC发布其白光OLED之外部量子功率可达30%,且在850nits的辉度下,其发光功率可达30lm/W,CRI则为70。同年6月时,Eastman Kodak则发布了发光功率达64lm/W的白光OLED(辉度为1,000nits,声称寿数(t50)可达一万小时),该公司也于2007年6月时,开宣布光取出功率达46%的白光OLED。UDC亦于同年9月时开宣布辉度高达3,000nits的6吋OLED面板,较现有的荧光灯产品辉度更高。

  

图2OLED技能开展进程

资料来历:Panasonic

  而最近OSRAM Opto亦于2008年3月时宣布了其最新研讨作用,其最新式试验产品之发光功率可达46 lm/W,且在初始辉度为1000nits的状况下,寿数可达5,000小时。该公司并预期在2009年3月时,可进一步达到以10W以下之电力发作500 lm以上之光通量的方针。

  该研讨是OSRAM Opto在德国教育研讨部(Ministry for Education and Research,BMBF)所推进的OPAL(Organic Phosphoresce Diodes for Applications on the Lighting Market)方案下之「500 lm Multi-OLED Module」子方案的作用之一。该方案的相关参加研讨组织也包含了Darmstadt、Braunschweig、08-09年度LED工业浅析及企业财报Augsburg、IPMS与Siemens等闻名大学与公司,显现德国产、官、学界间的奇妙协作与对OLED研讨开展之注重。

  LED及OLED各有胜出

  就LED与OLED两者而言,LED在省电效能与体积巨细上具有优势,而OLED则是在发光均匀性与规划弹性上较占便宜,故两者在未来的照明商场上比武成果,现在实难意料。故仅将现在两者之最新技能开展收拾于表2,以供参阅。

  

表2固态照明最新技能开展

  全球照明商场概略

  全球的照明商场约在700~800亿美元之间,请参照图3、4,如以地区别,最大的商场为美国与欧洲,两者约占全球近60%的商场,其它新兴国家如我国与印度对照明灯具的需求亦快速上升中。而白炽灯因为价格便宜、演色性高与色温低,较为欧美民众所承受。依据我国海关的核算,我国大陆地区于2005年共出口了各类白炽灯共99亿个,而每年全球照明用白炽灯之需求量估量超越200亿个,以印度为例,印度每年对灯泡的需求约在6亿5千万左右,其间白炽灯即占了6亿4千万,显见价格和蔼可亲的白炽灯需求量仍然非常巨大,但白炽灯单价极低,以我国大陆的核算资料而言,一般照明用白炽灯的出口单价仅0.9美元。

  

图3全球一般照明商场(运用别)

资料来历:Philips Lighting

  

图4全球一般照明商场(产品别)

资料来历:Philips Lighting

  如就光源的品种做区别,因为无法获得全球商场状况,以对省电灯泡承受程度较高的日本商场为例,图5为富士经济对日本的照明商场所做的猜测,显现现在兼具高效能与合理价格的荧光灯行将替代白炽灯,成为照明商场的干流。

  

图5日本节能照明的浸透率

资料来历:富士经济

  就全球商场的状况而言,近来因为白炽灯泡功率太差,已有澳大利亚、英国、加拿大、台湾等数国政府决议逐渐制止运用白炽灯,未来参加的国家信任会快速添加。曩昔欧美消费者较喜欢可宣布暖光的白炽灯具,但因为政府强力主导禁用白炽灯,加上荧光灯制造商现在也已开宣布可宣布暖光的节能灯具,信任可望加快荧光灯替代白炽灯的时程。

  产品开展意向

  Toshiba于2007年11月时即已开宣布可替代60W白炽灯的LED灯泡,名为「E-CORE60」,该产品运用6颗LED,可宣布390 lm之光通量,与一般60W之白炽灯(约380 lm)附近,但总耗费功率仅7.8W,为白炽灯的13%。其寿数(t70)则为20,000小时,寿数约为一般白炽灯泡的10倍。

  而现在高功率LED的发光功率约可达80~90 lm/W,但实践运用时因为温度的上升以及电路规划上的丢失都会下降实践发光功率,就现在技能而言,终究的灯具全体发光功率约为LED发光功率的一半(参见图6)。

  

图6LED灯具功率丢失剖析

资料来历:Toshiba

  E-CORE60在功能体现上没有问题,但现在单颗价格约为25,000日元,而一个一般白炽灯泡的价格约为100日元,如以一年运用4,000小时,每度电费22日元核算,则需5年左右方可还本。不由令人置疑一般消费者是否可以忍耐如此长的出资回收期。而一旦LED灯具发作毛病,回本时刻必定拉得更长,加上厂商仍仅情愿保修一年,对消费者来说保证稍嫌缺乏。

  再看别的一个比如,日本的IDEC在他们新建造好的大楼中,彻底选用LED照明,该大楼的面积约为2,378平方米,共运用了11,000个白光LED,与选用传统照明时比较,总耗费电量可削减约41%。

  但IDEC的初期建造本钱却高达3,500万日元,其间最首要开销仍为白光LED,其本钱是运用传统照明(约1,300~1,500万日元)的两倍以上,如也以一年运用4,000小时来核算,则约需11年,总本钱方能低于选用荧光灯等传统照明。信任这也不是一般厂商所可以承受的数字,IDEC预估当初始本钱为传统照明的1.3倍时,回收期可缩短至4年。

  预估2015年浸透率可达10%

  固态照明是将来的必定趋势,现在最大的妨碍仍在于价格、丈量规范与散热,但在丈量规范方面,2008下半年即可能有草案出炉。而散热问题的严重性会跟着发光功率的前进、封装技能的前进与高散热资料的开发而下降,因而最首要的要素仍在于价格,918博天堂门户。但LED照明大厂OSRAM亦预期在5年内,LED的价格有时机降至100 lm/euro。所以咱们应可达观地信任到2015年时,LED于一般照明的浸透率可达10%的预言应会成真。

  

来历:照明工程师社区

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