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全球LED照明應用進展神速 日本三企搶占UV LED市場先機
專欄:行業新聞
發布日期:2015-11-30
閱讀量:6343
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  OFweek半導體照明網訊 為奪取正在快速成長的UV LED市場,以通過提高發光效率、建立量產技術,實現成本化為目標,全球掀起了白熱化的技術開發競爭。據報道,旭化成已經成功制出高純度氮化鋁基板。

  OFweek半導體照明網訊 為奪取正在快速成長的UV LED市場,以通過提高發光效率、建立量產技術,實現成本化為目標,全球掀起了白熱化的技術開發競爭。一馬當先的是3家日本企業:日機裝、旭化成和德山。近幾年來,他們在UV LED方面年年有重大進展。

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  1、日機裝(Nikkiso)

  日機裝是日本生產工業泵等產品的大型企業,很早就開始將深紫外LED作為一項新業務著手開發。為了將2014年諾貝爾物理學獎得主赤崎勇和天野浩等人的AlGaN類LED研究成果轉化成產品,日本名城大學于2006年創辦了風險企業“創光科學”,從該公司成立之初,日機裝就向其出資,并于2012年將其納為子公司。也就是說,2006年以后,日機裝就在以共同研究的形式接受赤崎和天野兩位前輩的指導。

  2014年10月,日機裝在光技術及產品展會“InterOpto 2014”上展示了發光波長為255~350nm的深紫外LED相關產品,2015年春季開始量產。日機裝稱,相關產品在殺菌及皮膚治療等醫療及生命科學領域、檢測及化學物質分解等環境領域、樹脂硬化及粘接等工業領域都存在替換汞燈的需求。

  日機裝最先研發的深紫外LED標準品有發光波長為265nm、285nm、300nm的三個品種,可以根據客戶的要求提供定制品。發光波長為285nm和300nm的品種在輸入電流為350mA時的輸出功率為30mW,發光波長為265nm的品種在輸入電流為350mA時的輸出功率為12mW。

  上個月10月14日,日機裝官網宣布兩則重大消息,世界最高輸出的50 mW深紫外線LED的量產化成功,并開發出深紫外線LED用小型、耗電量低的水殺菌模塊。而據日本媒體日經在線和臺灣媒體digitimes消息,日機裝2016年1月將推出波長285nm、輸出功率50mW的樣品,預定于春季量產,只要讓水以每分鐘2~10公升速度流過50mW的深紫外光有效范圍內,便有99.9%殺菌效果。

  日機裝有能力為客戶提供深紫外LED監測功能,作為在日本擁有最高市場份額的人工透析裝置的選配件。向該裝置的管道內流動的透析液廢液連續照射深紫外光,測量吸光度的變化,就能掌握廢棄物的清除進度。在醫療領域,還有望應用于利用波長為308nm的紫外線的皮膚治療等。

  日機裝曾經在2014年加大對UV LED的研發力度,并設立了新的工廠,UVB和UVC LED光源年產能超過100萬組。日機裝強調,其專利氮化鋁稼技術使其UVB 和UVC LED比紫外燈更具優勢,比如不含汞、小巧輕便、發光波長靈活、定向發光、以及低電壓操作等。

  2、旭化成(Asahi Kasei)

  旭化成是日本化合物半導體設備全球制造商,業務涉及化學、醫療、電子、紡織、建材等領域。旭化成在UV LED領域引起業界強烈關注,大概始于2011年底其收購美國殺菌LED技術開發公司Crystal IS。Crystal IS與旭化成合并后成為旭化成的全資子公司。Crystal IS得以利用旭化成在產品工程和卓越制造方面的優勢,加速UVC LED的商業化;而對于旭化成來說,由Crystal IS取得的在固態UVC技術方面的進展,可以將清潔的安全消毒技術引進眾多市場的水、空氣和物體表面應用領域。

利用Crystal IS的技術,旭化成成功將基板材料變更為了氮化鋁。旭化成是在2014年興建可量產的具有殺菌效果的紫外線LED測試性產線,年產能雖不明,但據傳旭化成計劃對子公司“富士支社”投下數十億日圓,導入適用于量產的設備,為達成2020年度營收300億日圓的目標。

  據報道,旭化成已經成功制出高純度氮化鋁基板。預定于2016年4月發售的產品,輸出功率雖僅20mW,但1mW單價,相比其他廠商的2~3美元,降低為0.5~1美元,而且可能進一步降低到0.25美元,將以低價快速打開家電市場應用。

  3、德山(Tokuyama)

  日本德山株式會社是生產燒堿、水泥、多晶硅、PVC、氣相二氧化硅等產品的著名綜合化學公司。日機裝的UV LED事業依托日本名城大學,而德山則是與東京農工大學合作。波長260nm左右的深紫外線LED燈的亮度、發光效率和使用壽命受到基板結晶的影響。東京農工大學和德山組成的聯合研究小組,曾經研發出一種能制成高純度氮化鋁結晶的技術,進而獲得了高性能的基板結晶,保證了LED燈的滅菌效果和使用壽命。

  該聯合研究小組稱,他們成功研發出了一種新型高效的深紫外線殺菌LED燈,和傳統的低壓水銀燈相比,具有體積小、省電、環保、壽命長等優勢。這種新型深紫外線LED燈只使用干電池就能工作,可用于便攜型殺菌裝置和培養液殺菌等。這一技術在日本和美國已經取得了基本專利。

  如今,德山在UV LED領域的研發好像又上了一個新臺階。氮化鋁有一個明顯的缺點,就是氮化鋁的折射率高,LED內部產生的光線,大部分會在平坦的基板表面發生反射,封閉在LED內部。因此,德山與日本信息通信研究機構從改變基板分子架構方向下手,制作“光子晶體結構”,然后形成“混合結構”(如下圖),使光提取效率提高到了過去2倍左右。上文提到日機裝官網在10月14日宣布世界最高輸出的50 mW深紫外線LED的量產化成功,而日本媒體日經在線和臺灣媒體digitimes報道,德山研發出了世界上輸出功率最高、超過90mW的深紫外LED,預定在2016年內可達量產上市水平。

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  目前,已投產深紫外LED的企業還不多。日本企業在LED光源市場上價格不敵中國和韓國,但是他們在UV LED領域占盡了先機,掌握了很多相關的優勢技術。中國企業如果錯失最近幾年的大好時機,那么將很難再趕上。

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