半导体

寻找最佳产品成本平衡点科学发展LED照明产业

作者:电子信息产业网来源:电子信息产业网发布时间:2013-07-05 10:51我要评论

南昌大学副校长、国家硅基LED工程中心主任 江风益

江风益:我题目稍微做了一些变化,谈LED产业链供应链的协同发展,这个协同发展提出一些粗浅的构想。刚才范总做了一个非常精彩的报告,昨天晚上有很多企业家发表了真知灼见我受益匪浅。如何评估我们国家LED产业的发展情况,我感觉到是比较振奋,经过十多年的发展我们国家LED产业发展确实取得了长足的进步,各方面取得长足的进步。这时候谈供应链和产业链的发展是非常及时也非常必要的。你像芯片国内的蓝光LED芯片跟国际一流水平比,可以说差距很小很小。不像有的媒体和报纸介绍的相差很大,这里面有一个误期,比如说有的企业达到了270多流明瓦,电流密度、摄温显示指数怎么样,这个没有介绍。光报道的流明瓦(音)数是不科学的。如果光报流明瓦数最大极限值是多少?大家有没有人知道,683流明瓦,如果是纯逆光555波长,如果100%%的电光效率是683流明瓦,这是逆光。如果做的白光把很多成分集中在逆光这个范围,那么流明瓦数一定很高,要牺牲红光其他光为代价,所以光说流明瓦数是很不科学的。国内芯片现在一流产品跟国际一流产品水平差距非常小的,有的已经说很接近我赞同这个观点,因为我们不但自己做我也做了国内外分析对比。所以这个对国内的芯片发展确实是可喜可贺的。在其他应用各方面也做的不错。从产业链的发展来说还有短板,也就是高端装备,高端装备在LED方面,现在国内也有10多家在做,据我所知做的比较好,或者说取得比较好进展的也就是两三家。我的同行中盛还是做的不错的。现在半导体照明从整个灯基成本构成,有的说三分之一,电源、光源三分之一,散热在其他系统个三分之一,有的地方说光源更小成本比率更小,加大电流,追求光衡量,这样出现了现在的光源在整个LED白光来说光源成本在10%%到30%%左右,电源成本30%%、40%%,散热其他所占的成本是30、40%%,这样作为产业是不是正常现象?

在我们以前当芯片很贵的时候,你可以少用芯片加大电流,以前大功率芯片几块钱,那你尽可能少用芯片。但是现在不一样的了,大功率芯片几毛钱,小芯片几分钱,这么便宜情况下还走大功率芯片是不是划不来,他说做芯片很辛苦,利润很薄。如果说你少用芯片加大电流市场更小了,那不是越做越窄了吗!所以我在这里面也建议建议是不是反方向来做,就是多用芯片,用小电流密度。这样做就可能把电源的成本大幅度的下降,散热的东西也可以大幅度的下降,你多用芯片,用高电压小电流驱动,那个散热问题就不重要了。高电压、低电流,你这个电源成本降低,这样多用芯片减少电源和散热的成本。我这样讲肯定做电源不乐意了,做散热的也不高兴了,从它的本质来说我认为这是非常好的技术路线。

我们看一个发光效率的曲线,这个里面有很多曲线,不同电流密度,不同温度下发光效率曲线。你想从右边来看,它随着电流密度的增大发光效率下降,随着温度上升发光效率也下降,在顶峰的时候发光效率大幅度提高。这是芯片特性决定的,你如果使用发光效率最高的地方,那当然效率是最快的。实际上芯片它在工作的电流密度,单位密度里面工作电流在五个单位级,10的负2次方到10的3次方,可以在五个数量方工作。你可以用小电流也可以用大电流,用很小的芯片,12毫米的芯片也可以用10毫安的电流,这个效率会有所下降。

如果说把电流密度降低,这个问题就很好了。即使像这种薄膜芯片可以在大电流下工作,我也推荐作为发展方向。大家对OID清楚吗,是我们LED一千分之一,是什么概念?就是要求达到同样光通量,OID需要发光面积是我们LED的一千倍。所以OID和LED是完全不同的两个应用。OID芯片制造成本器件制造成本比较高,目前作为照明来说还没有推开。我们做LED是不是可以向OID学习一下,用那么小的电流密度,我们在现有的尺度上降到现有的二分之一三分之一那就非常棒了。在大电流之下工作,对于电源来说要低减压大电流,这个电源成本就高,这个电源转换的效率会遍地,因为大电流的密度,芯片内部的发光效率降低。荧光粉的光转换效率也低,往大电流密度上发展作为一个灯基来说是二此循环,这种尽管芯片用得少,但是电源成本高,散热也高。电源可以用高电压低电流,这样芯片工作会低,可靠性变高,荧光粉光转换效率自然提高,这是良性循环。

这样做因为作为照明来说保持一定的光通量,所以用高芯片。所以我这里面建议今后产业链方面能不能引导企业上中下游齐心协力,往小电流工作方向发展。整个灯基成本可望保持不变。这样灯基效率也高,成本也是合理。这样对于从外延设计来说,你用高电流密度和用小电流密度,这个外延结构不一样,高电流工作效率高,这个要多长一些,但是电流密度低一些,通常不要长那么多,要小长一些,这个可以协同发展,芯片可以更便宜。你要求哪一家芯片往哪一家发展,你不能统一个尺寸你包打天下,现在企业利润很薄,微利,你就在灯基节省,建立围绕较小电流密度工作,多用芯片,降低灯基对电源对散热苛刻的要求,保持总制造成本不变,或者变化很小的情况下进一步提高,大幅度提高它的效率和可靠性。这个需要上中下游的协同创新。

芯片方面已经做的很好了,装备方面也取得了很多的进展。我们简单介绍一下我们在高端装备Mocvd研发方面做的结果。我们做了37片,当时调研规模小了,容量小了,希望50多片,60多片更多。我们设计了61片。今天报告的是37片的结果。这个做硅的LED,也可以适合做LED。温度长,一个流长,温度怎么样控制好?流长怎么控制好?只要抓住了这个,其他的东西都不是那么难的,都可以比较好的控制。最后我们在反皮管设计还有我们自己的特点。特点就是通常Mocvd把三组五组分开进入反应管,反应管一混合就影响很大,做不好器件不发光了,这是教科书文献上说的。我们反其道而行之,先进入反应管之前先让它混合,在特殊混合腔里面混合,混合之后进入反应管,我发动机的设计原理跟国外文献不一样,但是还是做成了,这个好处就是设备制造起来难度降低了。我们这个设计发明专利从申请到授权不到一年的时间,我们申请授权获得一百多个专利,但是一年之内获得授权还是第一次,后面介绍一些实验结果。

这是我们做的电流,这个电流用的不错,现在很多企业或者国内做LED的企业已经用了我们这个产品了。这样做最大的好处,就是可以快速增长,通常进口设备的发展,碳污染大,一碳污染大,器械有一系列的问题,光学性、热血性等一系列问题带来,一般设备高速增长有很大问题,这样我们设计碳污染大幅度降低,在比较高的幅度增长,实现了每小时12个微米,照样有很好的碳污染的控制。LED碳污染是不可避免的,不可能降低在没有,因为原材料用的是三甲基瓜(音)。这样设计界面很短,你像有的掺镁很难掺进去,我们很轻松掺进去还有MGA提高了将近一倍。

这个跟进口设备比相差无机了,在35安培每平方米可以达到70%%到80%%的散热量。从均匀性质一般厚度偏差是小雨100,像N层是1.5%%,最大最小差,P层也是这样,准备层是15%%。各种掺杂都是良好。这个波长大家非常关心,在标准偏差0.3到1MM以内,这是比较理想的偏差。作为一个外围结构很有意思,如果一味追求亮度,你要牺牲其他的均匀性为代价,你要求均匀性非常好,亮度一定有牺牲。我为了追求亮度均匀性或比这个还要好,产业链协同发展还是非常重要的。

正常生长没小时6微米,最快达到12个微米,这是高级增长,氨气用量是五分之一左右。外延层中的SIMS元素纵向分析,有意掺杂可控,非有意掺杂也是含量很低的。现在61片估计我们准备往市场推,从整个设计和目前调试来看可能比这个更好一点。今天是产业链的供应大会,我对举办这样的会议是非常赞成的,上下游怎么协同发展,尤其是国内高端装备最难的就是MCED,MCED国内研发方面也取得了很好的发展,我还是有信心和大家一统努力,把高端装备国产化的问题从根本上解决,解决受制于日本的问题。我们整个产业链每一个环节都要协同发展,不能说哪个环节出现短板,哪个环节要受制于人依赖与国外,尤其是高端装备人家一代又一代的控制,这个发展很有问题。国家工信部的大力支持和努力下,高端装备国产化的这个问题一定会有美好的明天,谢谢大家!


责任编辑:赵强
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