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      LED新材料需求以及陶瓷成膜無鋁基板新封裝技術
    http://www.ledwn.com/news/show
    核心提示:近幾年,在全球節能減排的倡導和各國政府相關政策支持下,LED照明得到快速的發展。與傳統光源相比具有壽命長、體積小、節能、高效、響應速度快、抗震、無污染等優點,被認為是可以進入普通照明領域的"綠色照明光源",與此同時,隨著技術的提高,LED行業中各種高科技材料不斷涌出,加快LED燈具的價格降低,以至于逐漸被大家所接受。LED大規模應用于普通照明是一個必然的趨勢。



            那2014年LED行業中那些材料比較熱門呢?現小編給大家逐一匯總。


      藍寶石


      眾所都知,藍寶石玻璃不僅僅是作為蘋果的一項熱門創新,被選為iPhone6和iWatch的屏幕材質,但是大家不了解的是他興起于LED行業。據2014年全球藍寶石襯底市場報告指出,預估非LED市場應用比重于2014年將達到32%,其中手持應用裝置相關需求更達到21%。LED與非 LED市場需求提升也將為藍寶石產業帶來亮麗的表現與前景。意味著LED的使用率在近幾年依然是藍寶石的主流市場,當然這里面最重要還是價格。


      藍寶石概念股全線爆發


      在蘋果大規模運用的示范效應下,其他消費電子產品巨頭有望更多使用藍寶石材料。"蘋果正在按下刺激藍寶石需求爆發的按鈕"。權威數據顯示,2016年全球智慧手機將達16.58億部,加上其他智慧產品,藍寶石應用市場新增空間可達50億美元。


      訊息面上,蘋果2013年第四季宣布與藍寶石設備商GTAT合作后,市場對于蘋果將在旗下更多裝置導入藍寶石基板的傳言不斷,近日又有外媒指出,蘋果將在2月啟動位于美國亞利桑那州的藍寶石基板廠,并將在此廠生產重要的次組件。2013年11月初,GTAT宣布與蘋果簽訂藍寶石材料的供貨協議,為其股價又注入了新的催化劑。


      業內人士表示,蘋果進入藍寶石市場將會從一定程度上改變該行業的供需狀況,之前產能過剩的局面將有可能得到緩解。同時,蘋果還會帶來強大的"跟風效應",某些中高階智慧終端未來會將藍寶石作為標配。近期,已有韓國LG公司以及中國部分手機廠商推出了采用藍寶石材料的智慧手機,將在很大程度上推動市場對藍寶石需求,相關公司有望長期受益。


      藍寶石"風潮"會向上游延燒


      四大現象同時發生,讓全球的圖案化藍寶石基板大缺貨,PSS大廠銳捷在興柜的單日漲幅逾30%,帶動鑫晶鉆、晶美漲幅逾10%,業界認為,這一波藍寶石風潮會向上游延燒到平片和晶棒。


      藍寶石業者表示,這一波PSS缺貨,主要來自于LED背光的需求增加,以及LED照明有新的突破,LED磊晶廠的稼動率不會再往下掉。由于中國大陸的LED磊晶廠也開出新產能,且都是4寸的規格,而在PSS的2寸和4寸產能無法互換,由于2寸轉4寸要費時間,加上2寸的市場需求沒有下滑,就造成全球大缺貨。


      由于PSS大缺貨,但價格卻只處于蘊釀漲價中,主要是PSS廠不愿意領先漲價,例如銳捷有七成產能供應晶電,大客戶會抗拒漲價。


      視點:雖然藍寶石熱浪一浪高過一浪,但就目前來看,LED仍是藍寶石行業的第一需求驅動。LED襯底需求占藍寶石應用比重達八成,LED景氣基本與藍寶石周期同步。從產業鏈的調研情況來看,2寸(每毫米)藍寶石晶棒價格已從年初的3.5美元提升至4美元起跳;4寸則從年初的12.5美元提升至 15美元。2014年照明大周期啟動,供需格局有望恢復至2010年的景氣高點,因而預計2014年藍寶石價格將持續上揚,一同進入行業大周期。


    導熱塑料


      導熱塑料正越來越多第地取代金屬部件應用于LED燈具的導熱部件,包括燈座、冷卻散熱燈杯和外殼等。導熱塑料相對于金屬材料,具有散熱均勻、重量輕,造型設計靈活等特點。


      LED產業的快速發展,大大拉動了上游材料業的發展,也進一步促進高端材料領域的突破。LED燈具中用到大量的塑料制件,包括LED芯片的封裝元件、LED光學透鏡、光散射元件、高效散熱元件、光反射和光漫射板等。


      筆者曾就導熱塑料走紅此事與幾位業內人士進行探討,有人認為這是一場LED新材料的革命,但筆者卻認為這場新材料的革命背后其實就是新一輪的價格戰:石墨烯這種新材料在幾年前早已出現,哪一品類LED燈具配件實現塑料化,這一類品類LED燈具就能成為當年的暢銷之王;誰能先把LED燈具配件塑料化,誰就率先走進民用市場,例如在去年下半年至今年上半年走紅的LED球泡燈。


      塑料制LED燈具在市場走紅


      究其原因,LED球泡燈之所以如此走紅,除了因為去年LED球泡燈首次列入補貼范圍等政策因素外,也因為LED球泡燈民用市場里替換傳統光源的最大市場,廠家都瘋狂投入LED球泡燈的懷抱。


      LED球泡燈為何能夠吸引那么多廠家生產呢?是因為這些廠家看到了LED球泡燈的商機。LED球泡燈功率小,只要元器件發熱溫度不太高,對塑料的要求也就沒那么高,因此很多廠家今年初開始就推出了很多廉價的塑料制LED球泡燈。不過這些廉價LED球泡燈所用的塑料往往不是導熱塑料,而是通用塑料或工程塑料。


      導熱塑料擁有自身優勢


      據了解,傳統的燈具外殼散熱材料有以下三種:鋁材等金、一般塑料和陶瓷。相對于金屬材料,導熱塑料具有散熱均勻、重量輕、安全系數高、造型設計靈活等特點;相對于陶瓷,導熱塑料堅固、成型加工方便,造型設計的自由度更高;相對于一般塑料,導熱及膨脹系數比較高。


      與室內LED照明有關


      近幾年,室內LED照明在國內市場的需求量大大增多,行業總體看好室內LED照明。導熱塑料主要應用在LED球泡燈、LED筒燈、LED射燈、LED日光管等室內小功率LED燈具,恰恰上述產品就是國內LED廠家的主打產品,而且目前室內LED燈具光源以中小功率貼片為主,單顆燈珠功率相對較小,本身發熱量就較小,在鋁基板中分布位置也可以更均勻的排布,整燈的散熱要求沒那么高。所以,導熱塑料在室內LED燈具的走紅是有跡可循的。


      導熱塑料逐漸在照明業界走紅很大一部分原因有賴于室內LED照明,反之,室內LED照明之所以有機會在民用市場普及,也有賴于通過技術進步及塑料的使用大大降低成本和價格。目前LED燈具的散熱器(外殼)材料大多采用鋁合金,其低廉的成本、簡便的加工、優良的導熱性能使其長期占據著LED散熱器材料的主流位置。但鋁合金的成本價格明顯高于導熱塑料,LED球泡燈、LED筒燈、LED射燈、LED日光管等室內LED燈具也通過以塑料制件替換鋁材制件,成功降低了成本和價格,除了上述品類燈具外,目前能夠使用塑料配件的LED燈具還不多,能夠使用塑料的一般只有燈罩。


      隨著LED散熱技術的不斷進步,石墨烯導熱塑料、塑包鋁等新型散熱材料不斷地被開發出來,將會有越來越多的室內LED燈具使用上導熱塑料等新材料,也將進一步降低LED燈具的價格。


    高顯色熒光粉


      隨著LED持續高速在通用照明市場滲透,LED熒光粉供應商將迎來出貨量的高速成長期,業內預測2019年熒光粉市場將從2014年的3.53億美元增至4.42億美元。德國默克作為顯示器液晶原料供應商在國內被熟知,但是其在LED熒光粉方面也處于世界領先水平。


      提升LED高顯色指數熒光粉是關鍵


      隨著LED在室內照明應用領域的擴張,如何開發出更加適用于室內照明的燈具,成為許多企業關注的重點。事實上,行業內對于LED照明產品的高顯色指數與高光效的追求從未停止過。但從理論上來講,高顯色指數與高光效又是一對矛盾體,存在著反比的關系,如何找到他們之間的平衡點才是室內照明技術突破的關鍵。


      業內人士指出,未來LED室內照明燈具必須具備高顯指、高光效的特點。沒有高顯指,根本談不上什么燈光藝術。眾所周知,白光LED的顯色指數要得到提升,除了需要使用高顯指的芯片外,更需要在熒光粉上下功夫。


      中美暗戰LED熒光粉的對壘


      熒光粉市場經歷了2012年的跌價之后,形成了基本的市場格局,截止目前,國內市場份額排名前3位的分別是美國英特美、有研稀土和臺灣弘大,這 3家企業占據中國市場約60%的份額。雖然通過2012年的價格戰之后,部分國產熒光粉廠商迅速占領部分市場,在這些廠商中除了有研稀土擁有近20項中國授權發明專利和7項美國、日本、韓國等國外授權發明專利外,其余廠商均存在專利風險。


      盡管我國在熒光粉領域的研究起步較晚,真正把LED熒光粉提上議程是2003年國家半導體照明工程啟動之時,但技術發展日新月異,我們仍可以看見國產熒光粉取得的進步。


      英特美高顯色性白光熒光粉不懼專利挑戰


      英特美中國高級業務總監級總經理表示,英特美最大的優點就是擁有專利。英特美目前在全球范圍內擁有160多項已授權專利,300多項待申請專利,100多項已授權的美國專利,在美國、韓國、日本、中國臺灣、中國大陸和歐洲等所有主要市場均申請了專利,專利涵蓋組合物和LED應用。


      福建臺灣合作研制白光LED用紅光熒光粉


      在福建省與中科院等支持下,陳學元研究小組與臺灣大學劉如熹研究小組合作,首次利用離子交換方法,成功制備出新型高效暖白光LED用紅光熒光粉。


      此次研究團隊成功制備的紅光熒光粉適合藍光芯片的激發,室溫下的發光效率達到98%,優于大部分現有的紅光熒光粉,并具有很好的熒光熱穩定性。同時,所開發的離子交換制備方法工藝簡單,在室溫和常壓下即可制備,原材料價格便宜,因此具有很好的市場應用前景。該項研究已在線發表在國際著名的《自然通訊》雜志上,并申請了2件中國發明專利。


    LED膠水


      自去年開始,LED產業開始回暖,照明行業大幅增長讓LED膠水行業也火了一把。一直以來,膠水市場基本形成了三足鼎立的格局,分別是以道康寧為代表的海外企業,以光寶為代表的臺灣企業以及國產膠水企業。而長期把持中國LED膠水市場的道康寧和光寶將迎來中國本土企業的"宣戰"。


      當前市場像業界說的8:2(國際:國產)的占比情況已經不復存在,相反是國產的膠水技術研發水平逐漸靠近國際一流水平。


      "宣戰"巨頭國產膠水突圍


      據行業數據統計,從2012年下半年開始,部分臺灣地區封裝廠商及國內規模較大的LED照明企業,開始嘗試使用國產LED膠水,這給國產LED膠水企業增添了幾分信心。截至2012年6月,國內LED封裝膠水中低端市場中,進口產品所占份額已從2010年同期的下降到40%,并且呈現持續下降的趨勢。


      尤其是隨著LED照明成本的進一步下降,國內LED膠水市場也將迎來新一輪爆發期。自2012年以來,照明產品大打"價格戰",企業不斷在尋求成本降低法則,而國產輔料無疑成為企業降低成本的必然選擇。


      LED價格的大幅下降,一方面主要來自于照明成本的快速下滑導致上游原材料價格降價,另一方面則是LED行業的膠水研發技術的提升。國際巨頭的技術水平與國內一些大型膠水企業之間的差距逐漸縮小,加上國產膠水具有可觀的價格優勢;另一方面國家政策的支持,在多重因素的綜合下,國產膠水逐漸取代國際巨頭指日可待。這一市場趨勢也應驗了德邦科技陳博士的說辭。


      "品牌戰"開打LED膠水市場格局明朗化


      LED下游的終端廠商都清楚品牌和渠道是制勝法寶,對于膠水企業而言,品牌效應也越來越成為他們立足市場的關鍵。企業基數龐大的膠水行業,市場格局開始明朗化。


      去年LED行業回暖,尤其是下游應用市場需求的爆發或將讓去年飽受產能過剩困擾的中游封裝和上游外延芯片企業有了短暫的喘息機會。同時,下游 LED照明的急速發展對長中游外延芯片、封裝都提出了更多的要求,性能優異、光效更高、成本更低,這一切都在考驗膠水企業的研發及規模制造能力。未來的市場競爭會集中在LED終端照明應用領域,但更重要的是形成產業鏈上中下游的呼應、配合,將上中游的高性價比產品快速推向LED照明企業,并被終端市場消費者所接受。


    陶瓷


      眾所周知,LED燈因其具有能耗低、壽命長、適用性好、安全性高、抗震、污染少等優勢已逐漸成為燈具市場的新寵。據預測,到2015年,LED 燈在照明市場的份額將提升到30%以上,成為最具競爭力的主流光源之一。伴隨著行業爆棚式的發展,當下的LED市場也呈現出魚龍混雜,質量參差不齊,甚至質量不達標情況的出現,再加上原有技術及工藝的原因,導致成本價格及銷售價格整體偏高。盡管LED燈優勢明顯,但技術還有待完善和提高之處,如絕緣層是環氧樹脂導致而帶來的散熱性不高問題;光衰率較高而導致壽命達不到理論壽命;頻閃情況也普遍、市場上很多產品顯色指數在國標規定的80以下;電壓適應性范圍窄等技術缺陷。


      最近推出的新型導熱陶瓷成膜led燈系列有效地解決傳統燈具及現有LED燈上述諸多不足,在產品的性能上實現了六大革命性突破,即:光衰更;使用更安全;產品更環保;壽命更長、適用范圍更廣泛;節能更出色。該產品已獲得多項專利。


      業內人士都知道,當下大部分led燈均使用的鋁基板,鋁基板在焊接面和散熱面之間為了解決電路和散熱體的絕緣、耐壓,在他們之間加了一層絕緣的環氧樹脂,雖然解決了電氣性能上的問題,但是直接導致了熱阻增加,鋁基板的導熱系數一般在0.2-0.8之間,還是較高,也從一定程度影響限制了產品的壽命,采用軍工技術,開創性地將陶瓷成膜體技術代替鋁基板與鋁外殼,把LED管直接焊在陶瓷基板上,再把陶瓷基板焊在鋁板上,以上兩個過程就除掉了環氧樹脂與導熱膠的作用,使LED熱阻大大減少。這樣制作的燈具由于熱阻小,溫升就小,使LED燈具的壽命大大延長,導熱陶瓷既有電氣絕緣性能又有導熱性能,同時具備剛性和耐腐蝕性能又符合歐盟限制有害物質指令(RoHS)環保的要求。



      圖1


      該產品比傳統的節能燈相比,沒有汞的揮發污染,更節能。與一般的LED燈相比,沒有鋁制外殼,散熱性能卓越,光衰小,使用壽命更長,同時還具有如下優越性能:


      耐高壓--與鋁基板比,可達每毫米2萬伏。耐高溫--不燃燒,可達1000度。耐高頻--在微波段性能良好,遠超PCB板。超大功率--能在大電流與大功率下工作。



      該技術在LED燈上的成功應用可謂品質卓見,科技彰顯。同時該產品也實現了價格上的重大突破,比市場上同類品牌產品平均便宜25%--40%之間,是LED普及應用的首選產品。該產品將以出色的性價比刮起綠色照明進萬家的超期旋風。

    2014-08-10
     



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