大家好, 又到了每月一期的宜事達照明講堂時間。 由只懂車與深圳宜事達光電股份有限公司共同主辦, 宜事達總裁蘇睿開講的汽車LED照明科普學堂再度開課!
大家好, 我是蘇睿。 最近這段時間, 中美貿易戰開打, 作為一位企業負責人, 我的心裡有些複雜。 一方面呢, 我希望咱們國家能夠漂漂亮亮打贏這一仗, 避免簽署第二個廣場協議成為又一個日本;另一方面, 我又很擔心, 貿易戰開打, 如果影響到LED行業核心原材料進口, 中國的車主們, 宜事達的客戶們會被波及。 哎不多說了, 怕犯錯誤, 咱們回到講堂上來,
LED燈為什麼發光
說到這個問題, 我躊躇了很久。 這個是專業性很強的知識點, 想通俗地解釋, 發現再通俗還是得嵌入一些專業術語, 只能儘量了。
LED的全稱是light emitting diode(發光二極體),
懵逼了吧, 正常。 用人話重新說一遍, 意思就是LED裡面的半導體材料通電了以後能發螢光, 至於怎麼激發出來不是我們關心的內容。 它在好處是發光效率更高, 是冷光, 不像白熾燈, 很多電能要轉換成熱能被浪費了。 白熾燈每瓦只能發15-24流明(亮度單位), 即使是鹵素燈, 也只能達到90-140流明每瓦,
LED燈之前主要是紅綠光, 引入氮化鎵後才有藍光
好的材料是長出來的
那麼稍微有一點物理常識的朋友們就可以推斷出, 既然這東西的核心是發光二級管,
其中最核心的一種材料是氮化銦鎵, 這種材料是實現高亮度藍色LED的關鍵, 日本學者中村修二, 就是憑藉他開發的高效藍色發光二極體技術獲得2014年諾貝爾獎物理學獎, 而在藍寶石基板上成功生長出氮化銦鎵(INGAN)是他的首創。 偷偷提一句, 這東西也是光伏電子、雷達和鐳射武器的關鍵性材料, 我兔的……不說了。
偉大的中村修二桑, 野路子起家, 物理全靠自學
氮化銦鎵這麼厲害的東西, 老實說, 本國的生產技術還不強。 眼尖的車友會發現, 剛才我們用了“生長”一詞來表述, 這是沒錯的。 目前普遍生產製備氮化鎵和氮化銦鎵的方法叫做金屬有機物氣像沉澱法(MOCVD), 是以藍寶石為基板襯底, 以三甲基鎵和氮氣等作為主要載氣, 通過加熱等手段讓他們發生反應, 最後就會在藍寶石上吸附, 成核, 最後變成薄膜一樣的晶體。不懂的同學只要想像成做豆腐乳,我們的豆腐就是基板,然後豆腐罐裡面的空氣、微生物、我們加的鹽等就是載氣,經過一段時間,豆腐上生長出菌絲,這個菌絲就是氮化鎵銦了。
那什麼是好的氮化鎵銦呢,這種材料的核心指標是它與襯底的相配程度。這又是一個很費勁很折磨人的詞。再用個不成熟的比方吧,我們買了煎餅模子,在上面攤煎餅,實際上煎完翻個面,煎餅並不是完美鏡像了模子,總會有錯位啊、起泡啊等現象,這個無法做到百分之百避免。在襯底上生長晶體也一樣,晶體與襯底相配程度高,缺陷就少,相配程度低,缺陷就多。
超越中村修二 科銳的獨門絕技
雖然藍寶石襯底製造氮化鎵銦是一個偉大的發明,但科學仍然在不斷進步,人們發現藍寶石做襯底雖然好,但也有不足的情況。藍寶石價格低,熱穩定性好,適合製造大尺寸的結晶薄膜,但藍寶石的晶格長度和線膨脹係數與氮化鎵(氮化鎵銦就是高銦含量的氮化鎵)差異比較大,就像是在水泥板有錯位的的公路上鋪瀝青一樣,產品缺陷密度比較大。
這時候,有一家公司站出來了,美國科銳(CREE)。公司員工6400人,但擁有4000個專利!這種技術導向型的公司是很厲害的,他們採用了全新的基板襯底,那就是碳化矽(SIC),相比藍寶石,碳化矽與氮化鎵銦的晶格常數與線膨脹係數差異更小,通過獨家的技術專利,科銳實現了更低缺陷密度的氮化鎵生長。在藍寶石上生長的氮化鎵,缺陷密度高達14.8%,而在碳化矽上生產的氮化鎵,缺陷密度僅為3.3%。
我們在材料學的天空飄得太遠了,回到現實世界來。更優質的氮化銦鎵,就帶來了更優質的
燈珠晶片。我們的LED車燈,要求的是亮(光電轉換功率高)、光型好(聚光)、穩定不容易壞(發熱低,散熱好),好的原材料,就保證了更低的輸出功率下更高的亮度,而輸出功率越低,發熱就越低,燈就越穩定。毫無疑問,基於碳化矽襯底生長技術的高品質半導體元件起到決定性作用。
選購TIPS:
廣大車友在選擇Led燈珠的時候該如何抉擇,建議如下:
市場上主要有三類燈珠,第一類COB燈珠,但是不建議大家選擇COB,原因有兩點,A:COB燈珠由於結構問題,應用在車燈領域普遍壽命較差,目前行業應用普遍僅僅只有兩個月左右的壽命。B:COB燈珠由於它發光的原理,面積很大且圓形發光,決定了它很難做到聚光。
COB燈,買來開心60天
第二類燈珠的話呢是一些晶片企業應用於家用照明領域的燈珠,比如下面的這款科銳的XHP50。由於針對家用照明設計,所以其發光的原理為圓形發光,所以在車燈上面也很難做到聚光,我們建議大家也不要選擇。
家用LED燈珠,圓形發光,不適合當車燈
第三種燈珠是條狀燈珠,因為他基本上模擬了鹵素燈的發光原理,能夠做到聚光,建議大家選擇這一種。當然同樣的燈珠裡面也有好的壞的,所以建議大家選擇一些知名企業的燈珠。
宜事達飛鷹,獨家使用科銳碳化矽襯底技術光源
最後告訴我們車友三點:
一、咱們目前還需要進口高端產品,但國內已經有企業開發出新的半導體光電原材料製備技術,希望他們加油,儘快產業化。
二、美國科銳在中國LED車燈領域的戰略合作夥伴就是宜事達,我們獨家。
三、宜事達的高端產品,用的就是科銳燈珠。
最後變成薄膜一樣的晶體。不懂的同學只要想像成做豆腐乳,我們的豆腐就是基板,然後豆腐罐裡面的空氣、微生物、我們加的鹽等就是載氣,經過一段時間,豆腐上生長出菌絲,這個菌絲就是氮化鎵銦了。那什麼是好的氮化鎵銦呢,這種材料的核心指標是它與襯底的相配程度。這又是一個很費勁很折磨人的詞。再用個不成熟的比方吧,我們買了煎餅模子,在上面攤煎餅,實際上煎完翻個面,煎餅並不是完美鏡像了模子,總會有錯位啊、起泡啊等現象,這個無法做到百分之百避免。在襯底上生長晶體也一樣,晶體與襯底相配程度高,缺陷就少,相配程度低,缺陷就多。
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雖然藍寶石襯底製造氮化鎵銦是一個偉大的發明,但科學仍然在不斷進步,人們發現藍寶石做襯底雖然好,但也有不足的情況。藍寶石價格低,熱穩定性好,適合製造大尺寸的結晶薄膜,但藍寶石的晶格長度和線膨脹係數與氮化鎵(氮化鎵銦就是高銦含量的氮化鎵)差異比較大,就像是在水泥板有錯位的的公路上鋪瀝青一樣,產品缺陷密度比較大。
這時候,有一家公司站出來了,美國科銳(CREE)。公司員工6400人,但擁有4000個專利!這種技術導向型的公司是很厲害的,他們採用了全新的基板襯底,那就是碳化矽(SIC),相比藍寶石,碳化矽與氮化鎵銦的晶格常數與線膨脹係數差異更小,通過獨家的技術專利,科銳實現了更低缺陷密度的氮化鎵生長。在藍寶石上生長的氮化鎵,缺陷密度高達14.8%,而在碳化矽上生產的氮化鎵,缺陷密度僅為3.3%。
我們在材料學的天空飄得太遠了,回到現實世界來。更優質的氮化銦鎵,就帶來了更優質的
燈珠晶片。我們的LED車燈,要求的是亮(光電轉換功率高)、光型好(聚光)、穩定不容易壞(發熱低,散熱好),好的原材料,就保證了更低的輸出功率下更高的亮度,而輸出功率越低,發熱就越低,燈就越穩定。毫無疑問,基於碳化矽襯底生長技術的高品質半導體元件起到決定性作用。
選購TIPS:
廣大車友在選擇Led燈珠的時候該如何抉擇,建議如下:
市場上主要有三類燈珠,第一類COB燈珠,但是不建議大家選擇COB,原因有兩點,A:COB燈珠由於結構問題,應用在車燈領域普遍壽命較差,目前行業應用普遍僅僅只有兩個月左右的壽命。B:COB燈珠由於它發光的原理,面積很大且圓形發光,決定了它很難做到聚光。
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第二類燈珠的話呢是一些晶片企業應用於家用照明領域的燈珠,比如下面的這款科銳的XHP50。由於針對家用照明設計,所以其發光的原理為圓形發光,所以在車燈上面也很難做到聚光,我們建議大家也不要選擇。
家用LED燈珠,圓形發光,不適合當車燈
第三種燈珠是條狀燈珠,因為他基本上模擬了鹵素燈的發光原理,能夠做到聚光,建議大家選擇這一種。當然同樣的燈珠裡面也有好的壞的,所以建議大家選擇一些知名企業的燈珠。
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最後告訴我們車友三點:
一、咱們目前還需要進口高端產品,但國內已經有企業開發出新的半導體光電原材料製備技術,希望他們加油,儘快產業化。
二、美國科銳在中國LED車燈領域的戰略合作夥伴就是宜事達,我們獨家。
三、宜事達的高端產品,用的就是科銳燈珠。