擁抱城市照明,晶能光電不斷突破創新

近年來,中國城市建設呈現高速增長的趨勢,作為城市基礎建設的一部分,城市照明行業也得到了快速發展。進入2017年後,在各地相繼投入預算、致力於進行城市照明升級改造、加速城鎮化推進、增加城市道路改造及節能改造項目的背景下,中國城市照明建設步上了加速發展的軌道,吸引LED上、中、下游企業爭相佈局。

中國LED企業原先受制於規模相對較小、專業人才儲備相對缺乏以及智慧財產權保護體系不完善等多重因素,在城市照明領域成績不突出。近年來,這一局面發生轉變,中國企業崛起,迅速搶佔市場份額。

以LED晶片領域為例,過去,LED晶片襯底市場被藍寶石和碳化矽兩大技術二分天下,且核心技術均掌握在歐美及日韓等LED大廠手中,而如今,晶能光電的「矽襯底高光效GaN基藍色發光二極體」的技術,已經打破了歐美技術壟斷,走出一條具有中國特色的LED發展之路,並獲得2015年度國家科學技術發明獎一等獎,也就是中國LED行業最高獎項。這一項技術帶動了中國企業在城市照明領域的發展。

有鑒於城市照明對光源壽命要求較高,採用矽襯底技術的LED晶片會是更好的選擇。矽作為一種襯底材料,與當前市場上大為流行的藍寶石和碳化矽相比,散熱性更好,導熱係數是藍寶石的5倍(170比35),高導熱性使矽襯底LED在實際應用中擁有更長的壽命和更穩定的可靠性。

此外,城市照明要求大功率LED光源具有照度高、射程遠,光指向性好、小角度、顏色一致性高等特性,上述條件矽襯底晶片都能夠達到。矽襯底晶片電流擴散均勻,在大電流工作下更有優勢,單顆晶片目前可以做到10W;再來,矽襯底晶片是單面出光,沒有側光,光束集中,指向性好,照度高,射程遠;而普通藍寶石晶片是五面出光,光型散,光束不集中。如果用矽襯底晶片做成手電筒,射程可以達幾百公尺之外。

更為重要的是,矽襯底LED晶片還具有封裝優勢。矽襯底晶片由於是垂直結構,單面發光,可以直接在表面塗上螢光粉,保證螢光粉表面的平整度和均勻性,解決光斑不均及黃圈等問題,提升了產品出光品質,且可精確控制螢光粉厚度(正負2um),使色溫集中度大幅都提高,1 bin (>95%), 3 step 。而採用傳統螢光粉點膠方式,晶片表面螢光粉厚度不一,一致性難控制,導致發光時各個方向出光不一致,容易產生黃圈及光斑不均等問題。

在封裝工藝方面,晶能光電也有所突破,推出複合材料反射碗杯結構CSP技術,這是一種無支架封裝形式。對比五面發光CSP、單面發光CSP以及複合材料反射碗杯結構CSP,三種CSP工藝各具優點。五面發光CSP光效高、發光角度大等,而單面發光CSP利於二次光學設計、中心照度強等,但都存在亮度不夠、過度依賴倒裝晶片技術、晶片易被拉裂等問題。複合反射碗杯結構CSP同時具有單面出光、亮度高等特性,採用複合材料把倒裝晶片保護起來,大大增強CSP的可靠性,降低應用端使用過程中的失效風險。

據瞭解,目前能夠量產複合材料反射碗杯結構CSP LED的,只有日亞、晶能和三星。晶能光電(江西)有限公司副總裁梁伏波說:「複合材料反射碗杯結構CSP LED比五面結構光通量高10%以上,更加符合城市照明要求。晶能已推出1717、1919、2121、2727等規格,未來還將加大研發力度,完善這一系列產品。」

梁伏波表示:「城市照明主要包括戶外道路亮化、園林景觀亮化、建築景觀照明。目前歐美戶外道路亮化市場主要以大功率陶瓷LED為主,而國內主要以中大功率EMC封裝和大功率陶瓷封裝為主,各有一定比例。園林和建築景觀照明主要為中小功率,占80%的市場。但是在一些要求小角度產品和高照度產品,陶瓷封裝大功率LED是最佳的選擇。」

陶瓷封裝具有可靠性好(散熱好、抗濕、抗腐蝕、抗震、防硫化、抗UV)、發光面積小,光照度高,高密度,單面出光等特點。此外,隨著近幾年原材料價格下降以及晶片技術的成熟,陶瓷封裝產品價格下降迅速,被廣泛應用於城市照明領域。

「晶能光電提供一系列應用于戶外景觀照明、路燈、公共照明的大功率白光產品,且在寧波、南昌、廣州、美國紐約等多個城市照明項目中得到運用。2018年12月,晶能還將推出彩光CSP產品,有利於景觀照明燈具設計。」梁伏波說道。

當然,除了應用於城市照明的產品外,晶能光電還提供車用照明、移動照明、植物照明、手機閃光燈、紫外LED以及紅外LED產品,並獲得了廣大客戶的肯定。

隨著各項技術的進步與成熟,中國LED企業在城市照明領域的發展不再停滯不前,不只取得技術突破,在規模、人才儲備以及智慧財產權方面也有了巨大進步。

就晶能光電而言,目前註冊資金1.23億美元,設南昌、美國銷售公司。廠區占地幾百多公頃,現有生產、研發及配套廠房面積超過2萬平方公尺。目前有科技部批復的國家矽基LED工程研究中心的產業化基地。擁有研發及生產用MOCVD25台,設備價值投入超過15億元人民幣。另外於2012年籌建全資子公司江西省晶瑞光電有限公司,並於2013年10月投產,擁有國內一流的技術與全自動封裝設備產能80KK/月,陶瓷封裝大中華地區產量第一,出貨數量第一。

生產研發能力方面,晶能光電引進美國和韓國科學家十多人,其中三人入選中組部「千人計畫」,二人入選中組部「萬人計畫」。團隊承擔了9項國家863計畫、6項電子發展基金專案、以及2項國家重大產業化項目。

專利佈局方面,晶能光電是中國LED產業唯一具有完整核心專利和佈局的企業。矽襯底LED技術專利池共計專利340多項,授權專利達147項,其中國際專利47項,覆蓋產業鏈外延材料、晶片、封裝以及應用。

縱觀整個產業鏈,中國企業的地位越來越凸顯,在城市照明領域的表現更是如此,晶能光電恰好是其中一員,通過不斷的突破創新來開拓這一領域的市場份額。梁伏波表示,面對快速發展的城市照明市場,應該以中國創造來擁抱它,相信未來中國企業在城市照明領域的發展也將越來越好。(文:LEDinside Nicole)

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