LED球泡燈成本將顯著降低

成本一直是LED照明一個(gè)主要障礙，妨礙著人們購(gòu)買高能效LED球泡燈。現(xiàn)在，世界上最大的一家LED制造商歐司朗光電半導(dǎo)體公司(Osram Opto Semiconductors)表示，它已經(jīng)完善技術(shù)，能顯著降低LED的生產(chǎn)成本。

白光LED的制備，通常需要給藍(lán)色氮化鎵LED涂上黃色螢光粉。制造商通常會(huì)培育薄層氮化鎵，是在昂貴的藍(lán)寶石基質(zhì)上進(jìn)行。相反，歐司朗制備這種設(shè)備是在矽基板上進(jìn)行。矽基板的成本是藍(lán)寶石的三分之一多，甚至可以更便宜，因?yàn)榭梢灾瞥筛蟮钠摹?/p>

這家公司表示，它的矽基白色LED每瓦功率可產(chǎn)生127流明，電源效率為58%，可比藍(lán)寶石上培育的最先進(jìn)的商用LED。彼得·斯塔斯(Peter Stauss)，是歐司朗的項(xiàng)目經(jīng)理，他說，研究人員正在測(cè)試和優(yōu)化這種設(shè)備，期望在未來兩到三年開始銷售它們。

歐司朗聯(lián)合其他幾家公司，力爭(zhēng)把更便宜的矽基鎵氮化發(fā)光二極管推向市場(chǎng)。中國(guó)晶能光電公司(Lattice Power)聲稱，已經(jīng)開始商業(yè)化生產(chǎn)，使用的是相同的技術(shù)。上個(gè)月，加州(California)新創(chuàng)公司普瑞公司(Bridgelux)宣布，已經(jīng)與東芝合作，制備矽基發(fā)光二極管。與此同時(shí)，英國(guó)的普萊塞半導(dǎo)體公司(Plessey Semiconductors)計(jì)劃在年底生產(chǎn)矽基氮化鎵發(fā)光二極管，采用的技術(shù)來自劍橋大學(xué)(Cambridge University)校辦企業(yè)凱姆加恩公司(CamGaN)。飛利浦和三星也表示，要致力于矽工藝。

歐司朗沒有說，它的新型LED會(huì)便宜多少，但普瑞公司和普萊塞公司都聲，這種矽工藝可以降低LED生產(chǎn)成本75%以上。普瑞公司還預(yù)測(cè)，它的工藝可以降低75瓦的同種LED燈泡的成本，現(xiàn)在賣到40美元，可降低到5美元以下。

與藍(lán)寶石相比，制備大直徑硅片更容易，也更便宜，這就可以削減成本。另一個(gè)吸引人的理由是，轉(zhuǎn)向矽可以利用現(xiàn)有的機(jī)器，這些機(jī)器原先用來制作矽電腦芯片。普瑞公司已經(jīng)演示了一些設(shè)備，就是在20厘米寬的硅片上培育的。

矽上培育氮化鎵的挑戰(zhàn)是，這兩種材料擴(kuò)大和收縮的速度不同。發(fā)光二極管是在高溫下制備，材料冷卻時(shí)，發(fā)光的氮化鎵層就會(huì)裂開，這是因?yàn)榕c下面的矽的張力。為了解決這個(gè)問題，歐司朗和其他公司就培育另外的材料薄膜，如氮化鋁鎵，就圍繞著氮化鎵，這就可以平衡冷卻過程中產(chǎn)生的張力。

雖然許多LED廠商都選擇矽，但是，加利福尼亞州的新創(chuàng)公司掃拉公司(Soraa)卻在使用氮化鎵基板。這也減輕了兩層晶體結(jié)構(gòu)之間的不匹配，掃拉公司首席技術(shù)官邁克爾•克拉梅斯(Michael Krames)說，產(chǎn)生的材料缺陷減少了1000倍，這是對(duì)比硅片上培育的材料而言。產(chǎn)生的LED比采用矽基板更昂貴，但是，它們也增亮10倍，這有助于彌補(bǔ)額外的費(fèi)用。 “真是LED性能驅(qū)動(dòng)[燈泡的總成本，”克拉梅斯說。“此外，這種基板是整體生產(chǎn)成本的一小部分。”

現(xiàn)在，雖然斯塔說，矽基板的成本優(yōu)勢(shì)更有利于廠商，勝過LED。“氮化鎵基板可能是一個(gè)選擇，只要它們便宜得多，但是，今天有沒有真正的機(jī)會(huì)使用它們，”他說。

史蒂夫•登巴斯(Steve Denbaars)是加州大學(xué)圣巴巴拉分校(University of California， Santa Barbara)材料和電氣和電腦工程教授，也是掃拉公司創(chuàng)始人之一，他認(rèn)為，氮化鎵和矽基板都有一個(gè)公平的機(jī)會(huì)，可以取代藍(lán)寶石。而氮化鎵也會(huì)有性能優(yōu)勢(shì)，他說，“矽有機(jī)會(huì)將擊敗藍(lán)寶石，僅僅因?yàn)橛泻芏辔圃煸O(shè)施，安裝在世界各地。”

采用硅片更便宜：歐司朗已在15厘米長(zhǎng)的矽芯片上培育氮化鎵，制成高性能白色LED。