LIGHTING JAPAN 2016 特別報導系列一

 

刊登日期:2016/1/14
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廖鎔榆、曾峰柏、林志浩、吳禹函、陳品誠、曾寶貞
 
東京都心,1/12日午后下了今年入冬以來的第一場初雪,瑟縮的人群紛紛裹著厚重冬衣疾步街頭。今晨(1/13),喜見寒意盡消,由日本最大專業辦展公司Reed Exhibitions Co., Ltd.精心策劃的第8屆『LIGHTING JAPAN 2016』就在陽光普照的暖暖深冬熱鬧登場。LIGHTING JAPAN 係由LED/OLED開發應用為主軸的第8屆Light Tech EXPO與第6屆國際照明器具EXPO兩大展會所組成。這場為期3天的照明盛會,搭上省能、節電的環保訴求,將帶給照明業界新的視野與話題(圖一~二)。
 
同在東京有明國際展覽中心隆重登場的還有歷史悠久的第45屆NEPCON Japan、人氣滿點的第2屆Wearable EXPO與話題火熱的Automotive World 2016等展會,4大展會共吸引了來自海內外的2,032家廠商參展。這場內容豐富,領域橫跨光源、照明、設計、印刷電路板、半導體構裝、最新穿戴式終端、汽車電子乃至匯聚自動駕駛/ADAS、FCV、Connected Car、輕量化等汽車業界關注議題的年度盛會,此刻正在東京有明國際展覽中心熱鬧展開。工業材料雜誌與材料世界網(http://www.materialsnet.com.tw)今年仍依往例,邀請工研院內的技術專家,組成特別採訪小組,從今天起一連三天將在東京現場為國內讀者做最及時的現場報導。關心產業最新趨勢、掌握技術最新發展,敬請持續鎖定本系列報導。
 
圖一、LIGHTING JAPAN 2016與Automotive World 2016同步登場,由海內外業內領袖共同剪綵揭開序幕
圖一、LIGHTING JAPAN 2016與Automotive World 2016同步登場,由海內外業內領袖共同剪綵揭開序幕 
 
圖二、 LIGHTING JAPAN 2016排隊報到現場
圖二、 LIGHTING JAPAN 2016排隊報到現場
 
展會現場巡禮
今年的LIGHTING JAPAN展區內共分為Light Source Device Zone、Thermal Solution Zone、Optical Solution Zone、Smart Lighting Zone、Design Lighting Zone及Energy Saving Lighting Zone等六大主題,與OLED照明相關的部分,有以下幾項可觀之處。 
 
OLED照明相關
熊本有機電子產業促進協會
熊本有機電子產業促進協會係由熊本縣產業技術中心整合縣內的崇城大學八田研究室與該縣內其他四家公司合作而成。其中,崇城大學負責OLED元件的開發研究,量產雙極性主體(Bipolar Host)材料。Human Inc.將OLED照明光片應用於”高照度光療法”,利用OLED光譜接近太陽光的特性,作成類似眼罩的裝置,用以照射人眼附近,可調整人的生理作息。會場展示有蒸鍍型各式燈片與眼罩以及溶液塗佈型小型元件。其中,蒸鍍型元件壽命約數萬小時,溶液型元件則還沒有壽命數據(圖三~四)。
 
圖三、熊本有機電子產業促進協會展區
圖三、熊本有機電子產業促進協會展區

圖四、附有人體感測功能的OLED應用
圖四、附有人體感測功能的OLED應用
 
日本電氣硝子
日本電氣硝子展出了OLED用的高折射率玻璃基板,折射率比起傳統玻璃的1.50左右要高,可達到1.63,有助於OLED的取光提升。筆者詢問有關折射率再提高的問題,據現場技術人員表示:若要將折射率再提高至1.7左右,會使得玻璃尺寸大型化發生困難,且越高折射率的基板,在ITO酸蝕過程中,越容易有碎裂風險(圖五)。  
 
圖五、OLED用高折射率玻璃基板結構與特性
圖五、OLED用高折射率玻璃基板結構與特性

 
還有具內取光擴散層的玻璃,目的同樣是為了增加OLED的光取出(圖六)。
 
圖六、內取光擴散層玻璃基板結構與特性
圖六、內取光擴散層玻璃基板結構與特性
 
另外,該公司推出超薄(35μm)之可撓玻璃,彎曲直徑可達6cm不碎裂(圖七),並且與德國Fraunhofer FEP合作,利用可捲取的玻璃基板製作OLED照明元件於會場展示(圖八)。
 
圖七、日本電氣硝子的35μm超薄可撓玻璃
圖七、日本電氣硝子的35μm超薄可撓玻璃
 
圖八、利用可捲取玻璃基板製作的OLED照明元件
圖八、利用可捲取玻璃基板製作的OLED照明元件
 
DAICEL
DAICEL提供以玻璃為基板的OLED封裝膠,以Dam and Fill的方式封裝。此外,該公司也正在開發整面型封裝材料(圖九)。
 
圖九、DAICEL的封裝製程提案
圖九、DAICEL的封裝製程提案
 
LED的各式智慧應用
KOHA公司
日本 KOHA公司將人體感知裝置內藏在LED照明設備中,應用在居家的安全防護用途。當裝有人體感知裝置的LED燈放置在浴室中時,可以藉由人體的各種姿勢來控制燈光的開啟與關閉,如圖十所示。當其安裝在臥室時,可以監控人睡覺時每分鐘的呼吸狀態,如圖十一所示。當每分鐘的呼吸次數低於設定值時,可啟動通知訊號,知會設定人員,如家人、看護或醫療機構。目前此裝置正進一步測試中,將朝聯網裝置應用方面發展。
 
圖十、日本 KOHA公司將內藏人體感知裝置之LED照明設備應用在浴室燈具控制
圖十、日本 KOHA公司將內藏人體感知裝置之LED照明設備應用在浴室燈具控制
 
圖十一、日本 KOHA公司將內藏人體感知裝置之LED照明設備應用在臥室睡眠警示
圖十一、日本 KOHA公司將內藏人體感知裝置之LED照明設備應用在臥室睡眠警示
 
Bluewave Technologies 公司  
LED也可應在農業上,日本Bluewave Technologies公司利用不同顏色的LED燈,調合其色澤,應用在植物工廠上,使其以最適合的光源促進植物生長,如圖十二所示。

圖十二、日本 Bluewave Technologies公司將 LED燈應用在植物的生長
圖十二、日本 Bluewave Technologies公司將 LED燈應用在植物的生長 
 
Nippon Electric Glass
日本玻璃大廠 Nippon Electric Glass製作之薄型Glass-ribbon如圖十三所示。其厚度約15μm,寬度約30mm。因為夠薄,所以可以彎曲及捲繞,可當作Cover Film及Gap Spacer使用。
 
圖十三、Nippon Electric Glass展示15μm厚度的Glass-ribbon
圖十三、Nippon Electric Glass展示15μm厚度的Glass-ribbon
     
LED構裝材料、技術
此回的參展廠商中,在LED構裝元件部分以OSRAM較為知名。LED構裝材料部分則有Shin Etsu、Dow Corning 等矽膠大廠參與展出。
 
信越化學
在LED構裝材料部分,此次Shin Etsu展出許多適用於不同LED構裝型式的材料,在傳統SMD LED元件部分,展出一種新型高耐硫化性及高折射率之透明封裝材料 LPS-5590,以這款封裝膠封裝之LED元件,經過硫粉(Sulfur Powder)在80℃條件下測試24小時後進行輝度測定(Luminance Measurement),其輝度保持率約有90%,而以標準苯基矽膠(Standard Phenyl Silicone)封裝之LED,在相同測試條件下測得之輝度保持率僅剩60%以下,所以LPS-5590的阻氣性與標準苯基矽膠相比,具有大幅提升效果。另一款膠材LPS-8448X則用於LED固晶,具有高接著性。金線黏結強度測試結果顯示優於目前市場上常用的矽膠系固晶膠(Silicone Die Attach),而且與環氧樹脂系固晶膠相當。其特性及實際展品如圖十四、十五所示。
 
圖十四、信越化學LPS系列高阻氣封裝材料及高金線結合強度固晶膠
圖十四、信越化學LPS系列高阻氣封裝材料及高金線結合強度固晶膠
 
圖十五、信越化學LPS系列高阻氣封裝材料及高金線結合強度固晶膠產品
圖十五、信越化學LPS系列高阻氣封裝材料及高金線結合強度固晶膠產品
 
信越化學此次也展出LED波長轉換矽膠螢光膜材料,此材料係將螢光粉均勻混合於Silicone Matrix中製成薄膜,再將此薄膜貼附在LED晶片上進行光波長轉換。薄膜貼附是以真空的技術進行,以這種螢光膠片貼附的構裝方式與傳統螢光膠點膠的封裝方式比較,色彩均勻性較好。在色座標上的分布區域也較窄,產品亦可應用於Flip Chip LED構裝,其特性及實際展品(圖十六、十七)。
 
圖十六、LED波長轉換矽膠膜
圖十六、LED波長轉換矽膠膜
 
圖十七、LED波長轉換矽膠膜展品
圖十七、LED波長轉換矽膠膜展品
 
另外,在COB LED構裝部分,信越化學也展出相對應的甲基矽膠材料LPS-9026,此商品與標準甲基矽膠相比,具有高耐熱性,在250℃高溫下放置超過150小時,硬度都有上升的趨勢。但是LPS-9026硬度增加幅度小於10%,而標準甲基矽膠增加幅度則為35%,具有相當的熱安定性(圖十八)。
 
圖十八、COB LED構裝用矽膠材料
圖十八、COB LED構裝用矽膠材料
 
ZEON公司 
ZEON公司展示了開發中的高性能材料,其中一種高耐熱塑膠材料L-24,如圖十九所示,在高傳輸速度下具有優越的電性。在100GHz傳輸速度下,其傳送損失大約是5 dB/10cm,相對於LCP(14 dB/10cm)及Polyimide(19 dB/10cm)而言,非常優異。而且其損耗因子(Tan δ)隨著頻率幾乎沒有變化,其值<0.001。相對而言,LCP材料的損耗因子會隨著頻率增加而變大,而且此材料具有非常高的絕緣特性,在50μm厚度下量測,破壞電壓為250 kV/mm,在相同厚度下,LCP破壞電壓為165 kV/mm,PI破壞電壓為160 kV/mm。
 
圖十九、ZEON公司展示高耐熱等級的L-24材料
圖十九、ZEON公司展示高耐熱等級的L-24材料
 
穿戴式相關應用
穿戴式電子裝置近年來已成為各家矚目的熱門重點,2016年的2nd Wearable EXPO即為世界級的穿戴式電子大展之一,參展廠家數量明顯比去年成長許多。其中,包含台灣、日本、韓國、香港與美國在內的諸多廠商紛紛提供最新且多樣的穿戴式電子展品及技術介紹,光頭戴式裝置及智慧型眼鏡的參展廠家就多達十餘家。如:TOSHIBA CORP.、BROTHER INDUSTRIES LTD.、RYODEN TRADIN CO., LTD、GREEN OPTICALS CO., LTD、SUNCORPORATION、TOYO KANETSU SOLTIONS K.K.、BOSTON CLUN、OSAKA UNIVERSITY COI、…等,可謂熱鬧非凡。
 
其中非常引人矚目的是,RYODEN TRADIN CO., LTD所開發的InfoLinker產品(圖廿),不受限於單一眼鏡,而可配戴在個人眼鏡或護目鏡上,可符合個人所需,提升配戴的舒適度(圖廿一)。
 
圖廿、RYODEN TRADIN CO., LTD開發的InfoLinker
圖廿、RYODEN TRADIN CO., LTD開發的InfoLinker

圖廿一、可配戴在個人眼鏡或護目鏡上的穿戴式產品
圖廿一、可配戴在個人眼鏡或護目鏡上的穿戴式產品
 
此外,亦有可搭配量測工具,應用在工廠作業管理的產品(圖廿二),可協助工作者進行作業紀錄,所記錄之資料並可隨即透過雲端或網路傳送至控制中心,控制中心可馬上回饋訊息或直接顯示工作內容於工作者眼前螢幕。例如:熟練者可透過影像及聲音從遠端指導作業員進行工作,符合立即性的需求,省去交通往來的時間(圖廿三)。也可應用於醫療手術上,給予執刀醫師在細微影像上的支持。
 
圖廿二、可搭配量測工具,應用在工廠作業管理的產品
圖廿二、可搭配量測工具,應用在工廠作業管理的產品
 
圖廿三、熟練者可透過影像及聲音從遠端指導作業員進行工作
圖廿三、熟練者可透過影像及聲音從遠端指導作業員進行工作
 
以上這些概念已經於2015年8月實現,真實應用在工業生產線、建築業、醫療及量販通路上產品庫存的巡檢作業等,使得穿戴式裝置離普及更近一步,而不再只是空泛的概念。

研討會現場
展會第一天,Light-1技術研討會安排的演講主題是”Forefront of New LED Technology Development”,其中,日本NICT研究機構的Shin-ichiro Inoue報告DUV LED取光技術之開發現況。
 
首先,Inoue說明DUV LED主要是用來取代汞燈在產業的需求,包含微影曝光、醫療殺菌、水淨化及空氣清淨等應用。其中,水淨化的產值預估到2025年將可達100兆日圓。然而,目前DUV LED的光輸出量或效率皆相當不足以產業化,EQE大約只有4%,其餘96%皆被材料吸收轉化成熱。因此,該機構透過光學設計(3D-FDTD)模擬出適合的奈米結構,製作出的Hybrid結構(光子晶體+奈米結構)可提升取光效率,最高達196%。因此,DUV LED元件目前最佳可達90mW且EQE接近6%的水準,最後,講者認為此技術須透過奈米壓印法來達到大面積、快速製造的產業化目標(圖廿四~廿六)。
 
圖廿四、Deep-UV light source and their applications
圖廿四、Deep-UV light sources and their applications
 
圖廿五、Device Performance of DUV-LEDs
圖廿五、Device Performance of DUV-LEDs
 
圖廿六、符合實用化的高thorough-put 元件製作技術的開發
圖廿六、符合實用化的高thorough-put 元件製作技術的開發
 
Light-1研討會的另一場專題演講係由日本CCS Inc.公司的Jun Konishi報告自然光LED (Natural LED)的開發及其市場應用。在應用部分,主要是欲取代汞燈的高演色性及接近太陽光的光譜特性,於生物顯微鏡、醫療用內視鏡、美術館/博物館照明等皆有其需求。該公司提出的白光LED係由UV LED加上R、G、B三色螢光粉組成,其中最大的好處是在不同色溫下仍可獲得穩定的色再現性及高演色性。該公司利用光學及熱的模擬分析法可以有效評估螢光體厚度的影響,進一步調控出合適的光譜及出光光型,在此架構下,也需要開發出新的材料,以因應新的耐熱及耐UV需求,以達到長壽命、高效率的目標(圖廿七)。
 
圖廿七、Natural LED Device R&D
圖廿七、Natural LED Device R&D
 
2016年LIGHTING JAPAN及其他相關展會正在東京熱鬧開展。更多現場看展心得與研討會重點,將繼續在明天的特別報導中為各位做詳盡的報導,敬請持續關注。
 
以上是材料世界網/工業材料雜誌編輯群:廖鎔榆、曾峰柏、林志浩、吳禹函、陳品誠、曾寶貞來自東京LIGHTING JAPAN 2016現場的Live 報導。

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