LIGHTING JAPAN 2012

 

 

由4th LIGHTING JAPAN看LED/OLED照明與材料技術

在全球節能減碳風氣及能源議題持續受到重視之下,高效率光源LED的出現,已逐年取代過去發光效率較低的傳統光源。近年來,白光LED的發光效率隨著晶片效能、螢光粉體、封裝材料及封裝元件技術不斷地提昇外,也讓LED的價格持續下跌,再加上從2012年起,歐美日等全球三分之二以上地區開始禁用白熾燈泡的推波之下,LED照明滲透率可望持續向上提升,因此有人提出2012為LED照明元年。 就白光LED技術來講,每年的發光效率約可提昇20%左右,目前業界水平已可以達到120 lm/W甚至160 lm/W以上,對世界照明大廠,如Philips、OSRAM AG、CREE、PANASONIC、HITACHI、THSHIBA LIGHTING及台灣億光電子等而言,固態照明的開發策略已不再是一味的朝向高效能、高可靠度技術,下一階段的開發策略,逐漸朝向新型光源、燈具設計及遠端智慧控制等為方向。

■ OLED應用於未來照明的技術發展現況
在OLED照明技術方面,包括Philips、OSRAM、PANASONIC/IDEMITSU、NEC、KANEKA、ROHM、KONICA MINOLTA等廠商都在這兩年相繼推出了OLED照明產品,松下在圖中說明各家廠商在OLED照明技術開發的現況。在此次Lighting Japan 2012的展覽上,特別增設了LED/OLED照明專區。以OLED照明部分來說,分別有日本電氣硝子、王子製紙、DN lighting、Takahata及Konica Minolta等公司參與展覽,日本電氣硝子為著名的日本玻璃製造商之一,這次展出符合OLED照明特性的超薄玻璃產品為主要訴求;王子製紙則展出以新的nanodot array (ND)技術來提昇OLED照明的出光效率。而國際OLED照明大廠如Panasonic、Philips、Osram等亦以研討會方式來發表其公司最新的OLED照明技術。

更詳細OLED製程技術請參考材料世界網技術專文:
OLED低成本製程技術

白光OLED照明開發現況(點選圖片可開啟大圖瀏覽)<br> (資料來源:PANASONIC; LIGHTING JAPAN 2012專門技術研討會)

白光OLED照明開發現況(點選圖片可開啟大圖瀏覽)
(資料來源:PANASONIC; LIGHTING JAPAN 2012專門技術研討會)

OLED照明應用已在近兩年逐漸成形,飛利浦的OLED照明已有商品化應用,預計在未來3~8年之間會有各式產品逐漸開發在可撓曲、透明化、鏡面化及大面積化等應用上,例如運用OLED作為博物館照明、透明照明、牆面照明及裝飾。而PANASONIC則在2011年9月與出光興業合資成立的公司,也開始生產OLED照明商品,其規格為CRI>90,色溫3000K,發光效能30 lm/W,壽命達10,000小時,此項商品化OLED技術重點為利用出光興業開發之新型純藍光(< 460nm)螢光發光材料搭配高效率紅色和綠色磷光發光材料,組合成2-unit結構(如下圖所示),再導入TAZMO公司slit coating溼式塗佈製程,快速塗佈一層厚度在30nm±3%的hole injection材料(HIL,日產化學提供),提昇元件的信賴性。PANASONIC在本次發表OLED照明新技術上,另一個技術重點,則是利用全磷光R/G/B三種發光材料,再加上高折射率光取出層材料與透鏡設計,最高可以達到128lm/W的白光,但是產品信賴性則仍在提昇改善中。Konica Minolta公司則在這次展場展出全球首款全磷光材料的OLED照明光源面板,實際壽命則待確認。更多OLED照片請參考展覽現場快照

PANASONIC OLED照明商品技術<br>(資料來源:PANASONIC; LIGHTING JAPAN 2012專門技術研討會)PANASONIC OLED照明商品技術
(資料來源:PANASONIC; LIGHTING JAPAN 2012專門技術研討會)

■ 新一代LED照明技術發展與市場趨勢
從今年LIGHTING基調演講來看各大企業的發展策略,歐洲傳統照明的兩大廠商PHILIPS及OSRAM AG,對於全球LED照明取代傳統照明的年成長率及市場規模金額都是朝正向成長。飛利浦認為2011到2015之年成長率約有5~7%,到了2015年LED照明的滲透率預估達約45%。而兩家公司的LED產品均強調從元件端、模組到照明、系統控制全系列產品,且LED照明產品除了多樣性/複雜性之外,由於LED可調光特性,兩家大廠均提出可遠端控制及光環境人因照明等未來方向。在日本方面,由於東北大地震後節電的需求,促進了日本LED照明的普及化,日本政府政策希望在2020年照明完全由LED照明取代,東芝照明則指出,除了LED照明普及化的議題之外,在未來LED照明技術上,同一空間內光環境的智慧可調控化及客製化等,亦是東芝照明未來開發重點。

在日本固態照明市場趨勢方面,野村總合研究所的研究說明如圖所示,在2011年LED發光效能技術已經超過120 lm/W,目前實際應用主要是在辦公室及店面照明,其次才為住宅用照明,特用照明則仍佔少數。由於震災後節電的課題,日本企業裝設LED節能燈具已經是具有實質的經濟效益,而且在2012年的一些新建案方面,包括震災後的新建案,都會以LED照明為主要考量。

日本照明市場規模<br>(Source: NRI; LIGHTING JAPAN 2012專門技術研討會)日本照明市場規模
(Source: NRI; LIGHTING JAPAN 2012專門技術研討會)

以AEON(JUSCO)商場為例,因應節能減碳的議題,全國AEON集團約1130個店鋪預計在今年(2012)完成全部LED照明,預計可以為整個集團省下15%的用電量,節省約5663百萬日圓。

日本AEON集團旗下超市全面使用LED照明<br>(LIGHTING JAPAN 2012專門技術研討會)日本AEON集團旗下超市全面使用LED照明
(LIGHTING JAPAN 2012專門技術研討會)

專業技術研討會中Mori建築公司的新建案以LED燈泡、LED燈具與LED燈管進行實戰裝設後的結果分析,可以作為裝設節能照明LED燈具的廠商參考,LED燈泡替換傳統燈泡的Ra至少要80,在相當亮度規格的燈泡比較下,LED燈泡與燈罩結合後的表現卻差強人意,LED層板燈在目前是極具市場競爭性的產品,無論在亮度、眩光與經濟上,已經可以滿足一般建築室內照明的需求,該公司也做了燈管置換的分析與評估,結果(如下圖所示)

MORI建築公司 LED燈管置換效益分析(懸殊的成本差異)MORI建築公司 LED燈管置換效益分析(懸殊的成本差異)

在家庭照明部分,各式燈泡、天花板吸頂燈及大面積、薄型化燈具依然呈現百家爭鳴的情況,但如何最佳化使用LED燈具是進入家庭的重要關鍵之一。Doshisha公司所推出的家用LED燈組,環形LED直下模組增加散熱效果,搭配弧形擴散燈罩均勻與增大配光角度,色溫可以隨使用環境進行調整,每盞燈的總光通量都超過4000lm,耗電量約50-60W左右,使用上並不會有LED光源的各種問題(眩光、重影、不均勻)。

家庭用各式LED照明燈具:Doshisha天花板吸頂燈家庭用各式LED照明燈具:Doshisha天花板吸頂燈

Toyoda gosei依不同的照明需求及應用,推出各種色溫、耗電瓦數及光源照明度的LED燈具Toyoda gosei依不同的照明需求及應用,推出各種色溫、耗電瓦數及光源照明度的LED燈具

家庭用各式LED照明燈具:Toyoda gosei LED燈管家庭用各式LED照明燈具:Toyoda gosei LED燈管

家庭用各式LED照明燈具:EPOCH大面積薄型化光源家庭用各式LED照明燈具:EPOCH大面積薄型化光源

另外,除了節能省電及調光(基本)與智慧(附加)控制之外,新的設計思維及美化環境會開啟更多先進照明的需求。在特殊照明部分,值得一提的是植物生長照明的光源應用,包括OSRAM、台灣億光電子、詮興開發及NetLED等公司皆有相關展出,如下圖所示。

植物生長照明用光源:OARAM植物生長照明用光源:OARAM

植物生長照明用光源:億光電子植物生長照明用光源:億光電子

植物生長照明用光源:詮興開發植物生長照明用光源:詮興開發

此外,從2011年底三星電子合併三星LED後成為全球最大LED供應商,再來是LG及晶電,看來韓國對於LED照明發展策略亦效法LCD面板產業,成為新一波大舉進攻的韓流,值得特別留意。今年韓國首爾半導體(Seoul semiconductor)在展場上,推出了高效能的AC-LED (商品名﹕Acrich和Acrich 2)如圖所示,其效能最高已超過了100 lm/W,CRI也有80的水準,且因沒有傳統DC-LED Power零組件壽命過短的技術瓶頸需要突破,其AC-LED燈整體壽命宣稱可以達到50,000小時,其技術發展進程值得持續觀察。

更多展覽現場LED照明技術分析請參閱材料世界網技術專文:
從LIGHTING JAPAN 2012看最新LED照明技術的實用發展

首爾半導體 Acrich 2 AC燈泡100 HZ首爾半導體 Acrich 2 AC燈泡100 HZ

首爾半導體推出高效能的AC-LED產品Acrich 2特性首爾半導體推出高效能的AC-LED產品Acrich 2特性

■ LED構裝材料技術發展
LED構裝材料包括透明封裝材料、螢光粉體、固晶材料、反射材料及導熱基板等,其技術發展主要都是隨著LED發光元件高發光效能及高可靠度等應用需求走向。在LED透明封裝材料部分,日本信越公司身為矽膠一級大廠,展出新型高折射率、高阻氣性的矽膠透明封裝材料,以解決傳統矽膠阻氣性不足容易造成電極氧化或黑化等問題。而Daicel、Kisco(Epifine)等公司展出環氧樹脂系列透明封裝材料,較令人好奇的是半導體封裝材料廠商,如長瀨、NAMICS及KYOCERA等公司亦投入環氧樹脂透明封裝材料的市場。

信越公司的新型高阻氣性的矽膠透明封裝材料信越公司的新型高阻氣性的矽膠透明封裝材料

Daicel展出兩款生質低吸水性PA樹脂VESTAMID,除了利用植物原料(62%及100%)外,與其它PA樹脂比較顯示較佳的伸縮彈性率Daicel展出兩款生質低吸水性PA樹脂VESTAMID,除了利用植物原料(62%及100%)外,與其它PA樹脂比較顯示較佳的伸縮彈性率

Daicel使用KER -2500 A/B樹脂的封裝材料及使用KCR-4000-W樹脂的MAP導線架Daicel使用KER -2500 A/B樹脂的封裝材料及使用KCR-4000-W樹脂的MAP導線架

另外,在LED反射材料部分,為了改善傳統熱塑性PPA不耐熱黃變等問題,日立化成及松下兩家公司分別推出環氧樹脂熱固型反射材料來提昇耐熱性及導熱特性,還有Daicel Evonik亦展出新型反射材料。而日立化成更是在LED散熱部分推出高導熱基板接著介電材料、低熱阻抗基板材料及導熱固晶材料等一系列材料。

日立化成熱固型白色反射材料

日立化成熱固型白色反射材料日立化成熱固型白色反射材料

日立化成之高導熱基板接著介電材料

日立化成之高導熱基板接著介電材料日立化成之高導熱基板接著介電材料

因應大面積及薄型化LED光源趨勢,利用材料設計或是光學結構設計導光板材料及擴散板材料廠商也相對增多,如古河電工以超微細發泡技術(MCPET)開發光反射板;住友化學、FUJI LILITECH等公司也展出利用LED導光板技術之薄型化LED面光源燈具,台灣館EPOCH云光科技則展示利用光學結構設計之導光板材料與燈具。另外值得一提的是,繼日本豐田合成與住田光學推出玻璃與螢光粉結合並以陶瓷做為基板的高功率模封方式之後,今年OHARA也推出玻璃與螢光粉結合的模封製程與材料。

OHARA的模封材料OHARA的模封材料

 

作者:材料世界網 編輯室

更多展覽現場LED構裝材料技術分析請參閱材料世界網技術專文:
發光二極體(LED)構裝材料技術介紹與發展趨勢