LED灯泡廉价时代即将到来

LED灯泡廉价时代即将到来

成本一直是一个主要障碍，妨碍着人们购买高能效LED灯泡。现在，世界上最大的一家LED制造商欧司朗光电半导体公司（Osram Opto Semiconductors）表示，它已经完善技术，能显着降低LED的生产成本。

白色LED的制备，通常需要给蓝色氮化镓LED涂上黄色荧光粉。制造商通常会培育薄层氮化镓，是在昂贵的蓝宝石基质上进行。相反，欧司朗制备这种设备是在硅基板上进行。硅基板的成本是蓝宝石的三分之一多，甚至可以更便宜，因为可以制成更大的片材。

这家公司表示，它的硅基白色LED每瓦功率可产生127流明，电源效率为58％，可比蓝宝石上培育的最先进的商用LED。彼得·斯塔斯（Peter Stauss），是欧司朗的项目经理，他说，研究人员正在测试和优化这种设备，期望在未来两到三年开始销售它们。

欧司朗联合其他几家公司，力争把更便宜的硅基镓氮化发光二极管推向市场。中国晶能光电公司（Lattice Power）声称，已经开始商业化生产，使用的是相同的技术。上个月，加州（California）新创公司普瑞公司（Bridgelux）宣布，已经与东芝合作，制备硅基发光二极管。与此同时，英国的普莱塞半导体公司（Plessey Semiconductors）计划在年底生产硅基氮化镓发光二极管，采用的技术来自剑桥大学（Cambridge University）校办企业凯姆加恩公司（CamGaN）。飞利浦和三星也表示，要致力于硅工艺。

欧司朗没有说，它的新型LED会便宜多少，但普瑞公司和普莱塞公司都声，这种硅工艺可以降低LED生产成本75％以上。普瑞公司还预测，它的工艺可以降低75瓦的同种LED灯泡的成本，现在卖到40美元，可降低到5美元以下。

与蓝宝石相比，制备大直径硅片更容易，也更便宜，这就可以削减成本。另一个吸引人的理由是，转向硅可以利用现有的机器，这些机器原先用来制作硅计算机芯片。普瑞公司已经演示了一些设备，就是在20厘米宽的硅片上培育的。

硅上培育氮化镓的挑战是，这两种材料扩大和收缩的速度不同。发光二极管是在高温下制备，材料冷却时，发光的氮化镓层就会裂开，这是因为与下面的硅的张力。为了解决这个问题，欧司朗和其他公司就培育另外的材料薄膜，如氮化铝镓，就围绕着氮化镓，这就可以平衡冷却过程中产生的张力。

虽然许多LED厂商都选择硅，但是，加利福尼亚州的新创公司扫拉公司（Soraa）却在使用氮化镓基板。这也减轻了两层晶体结构之间的不匹配，扫拉公司首席技术官迈克尔·克拉梅斯（Michael Krames）说，产生的材料缺陷减少了1000倍，这是对比硅片上培育的材料而言。产生的LED比采用硅基板更昂贵，但是，它们也增亮10倍，这有助于弥补额外的费用。 “真是LED性能驱动[灯泡的总成本，”克拉梅斯说。“此外，这种基板是整体生产成本的一小部分。”

现在，虽然斯塔说，硅基板的成本优势更有利于厂商，胜过LED。“氮化镓基板可能是一个选择，只要它们便宜得多，但是，今天有没有真正的机会使用它们，”他说。

史蒂夫·登巴斯（Steve Denbaars）是加州大学圣巴巴拉分校（University of California， Santa Barbara）材料和电气和计算机工程教授，也是扫拉公司创始人之一，他认为，氮化镓和硅基板都有一个公平的机会，可以取代蓝宝石。而氮化镓也会有性能优势，他说，“硅有机会将击败蓝宝石，仅仅因为有很多硅制造设施，安装在世界各地。”

采用硅片更便宜：欧司朗已在15厘米长的硅晶片上培育氮化镓，制成高性能白色LED。