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白光LED发展史

白光LED发展史

  • 分类:索菲动态
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  • 发布时间:2013-01-26 12:30
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         LED是Light Emitting Diode发光二极管的简称。此种组件,无论是信息产品,通讯用品还是消费性家电制品,广泛普遍用于各种电子回路中,通常用来做为“显示状态”的用途。
 使用红光、绿光或蓝光二极管的产品,市面上可以说四处可见。但是使用白光的发光二极管,却很少见,其中是不是有什么技术瓶颈?答案是科技界最喜欢使用的反 制招数。因为这是日亚化学工业(Nichia)的独门专利。然而,随着该公司专利战略的不得不变更,白色光LED的市场面以及性能面,有机会演起一场大变 格的戏码。市场面的首要冲激变革,即是供给体制的变化。当有更多的竞争者,进入角逐之战场以后,我们可以预期至少会发生几件事情。其一,自然是价格会滑落 到一定的合理水平。其二,可以大量的交货,满足市场的需求。其三,品种的种类丰富化。如果以上的推断逻辑成立的话,那么,白色光LED的市场扩大延伸,必 然会呈现加速度的上升曲线。
 日亚中村秀二倒戈 掀起蓝光、白光LED专利权大战
 说到白色光LED,必须延伸说到蓝光LED。而谈到蓝光LED,这又与日亚化学工业的专利世纪大战,有密不可分的影响关系。至于,白色光LED以及蓝光LED,又是存在怎样的你浓我浓的依存关系,稍后再来说明。
 有意思的是,这场专利世纪大战的情节,直逼连续剧般地剧情变化,人事物地俱足,高潮迭起。情节的主轴有二,其一,是专利权本身的战役。其二,是幕后的伟大发明家中村秀二(Shuji Nakamura)先生,琵琶别抱,在劲敌日亚化学Cree公司从事兼职的研究工作,带领Cree开发不同于日亚的蓝光LED技术,向其老东家挑战。
 说起日亚化学工业(Nichia)一向是以专利垄断之战略垄断蓝光LED市场。何以,来个战略的乾坤挪移呢?实际上,日亚化学工业也是被目前的时势所逼, 而不得不重新检讨策略上的运用。日亚化学工业在1993年时成功地开发出蓝光LED,据称,其所拥有之相关专利就超过100件以上,而该公司为了达完全垄 断蓝光LED市场的企图霸心,即运用了坚守专利的策略,悍然拒绝将该专利授权给其它任何的厂商 ,设下进入市场的专利障碍。日亚挟其在化学工业领域长期研发的优势与专利保护策略,初期很顺利走向垄断蓝光LED市场之路。如同风云中的雄霸一般,野心想 独吞天下,成也风云,败也风云。
 举个实际的发生例子而言,当1998年竞争对手丰田合成(Toyoda Gosei)的氮化物(Nitride)高亮度LED产品在市场上一推出时,日亚就向东京地方法院提起诉讼,指控丰田合成侵害其蓝光LED专利。后来,此 案做出裁决,东京地方法院判决专利侵权的案件成立,命令丰田合成公司停止制造与销售其LED产品,并赔偿1亿日元给日亚化学。而对此一判决,丰田合成已经 提起上诉。
 第二个实际的案例,发生在1999年,日亚再转移目标对准美国的知名蓝光LED大厂Cree,向东京地方法院指控Cree在日本当地经销商住友商事侵害其 产品专利。一场横跨美、日两地的蓝光LED世纪专利大战,就从上一个世纪末延续打到了新世纪,而日亚的蓝光LED垄断之路,越走越崎岖,终究初尝败绩。这 项判决实在具有重大的实质意义,一来因为这表示其它的竞争者有机会可以进入蓝光LED的市场,而不至于侵害日亚化学的专利 二来,以专利伞独霸的招式,证明不是万灵丹。
 从这几个案例,大家也可以不用付出任何高昂学费, 学到一些宝贵的教训, 他人是如何踢到铁板,又是如何利用招式来面对不利的局势。此事证明了任何坚固如盘石一般的专利布局战略,其它厂商也不是完全没有机会,可以绕过专利地雷自 行开创新的局面。这就需要仰赖智能与技术的结晶。
 白色光LED 2003年出货可达12亿颗
 若是从性能层面来思考,要去专注的重点 ,不外乎“发光效率”以及“辉度量度”的特性问题。依据推断,“白光”LED要直逼日光灯的发光效率,可能要到2004年,或提前或延后,这都不是问题, 重点是照明器具业者、信息业者、通讯业者,大概已经留意到白色光LED的潜力,过去被视为“罕见的零件”将洗心革面变成普通的泛用组件。
 “光效率”的提升,所带来多品种的“白光”LED,恰巧可以迎合携带电话机、PDA、以及照明器材的庞大市场。尤其是携带电话机与照明器材,会因为其巨大 的成长,带来“白光”LED无限的商机。2001年的使用量,约有2亿个,2002年估计有62亿个的使用量。预估2003年可能有机会急速扩大到12亿 个,单价的滑落,当可预期。
 我们用量化的数据,来看“白光”LED的究竟。白热灯泡的发光效率,约落在16lm/W左右,而最常用的日光灯,其发光效率则是从60lm/W(20瓦的 直立式灯管)到100lm/W(40瓦的直立式灯管)。办公室或是在学校的场合,大多是100lm/W的日光灯,而在家庭室内的场合 ,60lm/W程度的发光效率,该是可以接受的范围。
 而目前的“白光”LED的发光效率,可以看到30lm/W的产品。由此可见,白光LED的发光效率,还有一段路要走。如果观察日亚化学以及丰田合成的技术 规划蓝图,所采用的手段,会从外部发光效率一路延伸到内部发光效率的两个层面,并双管齐下,到了2004年或2005年,应该可以达成50~60lm/W 程度的理想范围 。其中,在施予外部发光效率的手法上,可能会是未来的技术主流。依据丰田合成的说词,未来开发的课题,着力点放在“萤光体的改良”以及“萤光体的涂敷方式 的最佳化”。萤光体的涂敷方式,还是有他的Know-how存在,Citizen电子利用混合环氧树脂(Epoxy) 涂敷在萤光体,据称,此种外部发光效率的手法,可以提高大约20%~30%的发光效率。至于以上所说的“lm/W”,其实就是代表每瓦多少流明的意思。
 白光LED将取代钨丝灯泡 成为新世代照明用具
 白光LED是很多产业分析师或LED产业心目中相当被看好的新兴零件产品。当然,所持的理由是,在全球能源的资源相当有限的的忧虑背景下,白光LED在照明市场的前景备受全球瞩目。欧、美及日本等先进国家也投注许多人力财力,设立专门的机构推动白光LED研究与开发的工作。为什么白光LED会被视为未来的 明星零件产品,这当然与他的特殊优势或说是优点,有相当大的关系。
 拿白光LED与传统的白炽钨丝灯泡以及日光灯相互比较,马上见出分晓。LED发光二极管的体积小,可以依据应用对象,允许多颗组合 、发热量其低无比、耗电量又小,寿命又长,而且从环保的面向来观察的话,白光LED可以回收不会变成环境污染的废弃物等,用来传接传统照明器具作为下一个 世代的照明器材,白光LED真是不做第二人想。其中,发热量低、耗电量小,都是来自于它“低电压”、“低电流”动作的特点。
 日亚、丰田合成白光LED技术各领****而刚才已经谈过一个观念。要阐述白色光LED的技术,就必须先涉及蓝色光LED,这是因为目前白色光LED的技术, 与蓝色光LED的技术息息相关的。所谓的“白光”,其实,是由多种颜色经过混合之后而成的光。混合的方式,就构筑成多种多样化的白色光LED。好比说二波 长光(蓝色光 YAG系黄色萤光粉)或三波长光(蓝色光 绿色光 红色光)。三波长光,通常是以无机紫外光芯片加R.G.B三颜色萤光体。
 在发光的技术方面,白光LED的发光结构方式是新加入战场竞争者,在产品上加以区隔的重心之一。目前的主力大致有几种。一个是日亚化学(Nichia)以 460nm波长的蓝光晶粒涂上一层YAG萤光物质,利用蓝光LED照射此一萤光物质以产生与蓝光互补的555nm波长黄光,再利用透镜原理将互补的黄光、 蓝光予以混合,便可得出所需的白光。其次,是日本住友电工开发出以ZnSe为材料的白光LED,不过发光效率较差。
丰田合成(Toyoda Gosei)与东芝所共同开发的白光LED,是采用紫外光LED与萤光体组合的方式,与一般蓝光LED与萤光体组合的方式做区隔。因为,蓝光LED与萤光 体的组合方式 ,当照在红色物体的时候,其红色的色泽效果比较不理想。紫外光LED与萤光体组合可以弥补这个缺点,但是,其发光效率却仍低于蓝光LED与萤光体组合的方 式。至于价格与产品寿命,两者差距不大。简单的来说,用四个面向来比较白光LED的差异,不失为一个标性的方法。这四个面向,分别就是“色泽表现能力” ,“发光的效率”,“产品的成本与售价”,“产品的使用寿命期间”。
 专利解除 大开LED普及应用之门
 白光LED的最庞大市场商机,即在于照明器材的市场。其中的关键,笔者推断可能与机器中平均所使用的白光LED数量有密不可分的关系。先从大哥大手机来说 起,即使携带电话机的市场规模可以达4亿台,但其白光LED的使用数量,每一支手机却仅有个位数的少数几颗 。以PDA个人数字助理来说,每一台使用白光LED的数量也可能低于十颗,即使成熟又成长快速的笔记型计算机以及液晶显示银幕,每一台所采用白光LED的 数量,也不会超过100粒。然而,照明机器所使用的白光LED的数量,却庞大许多许多。而且,照明器材的市场规模,本来就超越信息产业。因此,白光LED 的制造数量与生产能力的拉升,看来是箭在弦上。
 目前白光LED的关键技术是LED技术,专利权过去掌握在日亚化等少数厂商手中,日亚化学(Nichia)的专利独家垄断,让白光LED的价格与供应完全 由他支配,导致精于量产的业者切入困难。诚如前面所说过,但技术的演进一旦突破日亚化的专利网,目前白光LED所受制的推广困境,应当能够显著改善,并赋 予高度的期待。
 姑且如此说,算是本文的小小结语吧!白光LED的时代,大门即将开启。白光LED的贡献者,中村秀二,被媲美爱迪生发明电灯泡的二十世纪末的伟大发明家。 然由于横跨两个世纪的专利战,终于让这个门为众生渐渐开启,意思是说,竞争者会陆续加入,价格滑落之快 ,可以预期。毕竟白光LED的优点(包含环保) ,用于照明器材,几乎是Perfect。由于众厂家集中火力“发光效率”以及“辉度量度”的提升,因此,一堆人视为省电照明器材的救世主 。

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