稀土元素缺少 是否有“新材料”将其代替？
- 来源：新兴产业智库
- 2016/9/18 14:24:2639714
如今，制作LED的原材料稀土元素已越来越少，研究出一种避开稀土元素制作全新的LED，也早就被提上了议程；欧司朗被传计划将本来要用于LED晶片工厂的资金改投至IRLED等虹膜扫描技术；京瓷与家具品牌Arflex Japan共同开发了采用波长特性接近太阳光的LED光源的照明器具；索尼展示了旗下CLEDIS屏幕技术，被形容为是能够挑战OLED的新技术；加拿大Podium能源集团的Podium航宇分部近公布了一种利用光反射率探测冰层累积的反射材料传感器(RMS)系统的细节；有消息指苹果早会在2017年下半年获得成熟的Micro-LED显示屏；Saphlux公司研发了一种新技术，可以在标准的大尺寸蓝宝石衬底上直接生长半极性氮化镓，解决了量产难题。
小编今日再次为大家带来了众多新近与LED技术相关的精彩资讯。
1、新材料制作白光LED大幅提升发光效率
LED产品正在逐渐得到普及，但是制作LED的原材料稀土元素却越来越少。为了解决这个问题，有相关学者开始在研究一种避开稀土元素制作而成的全新LED，例如用石墨烯改写现在的白光LED技术。目前的白光LED，也称为白光二极管，其白色光主要由单晶、多晶两种方式实现。不过，这两种工艺都无法避开使用稀土元素。其中，前者是通过单一蓝光LED和其表面黄色磷光体组成，磷光体的黄光和蓝光LED的混合产生白光的效果。后者则是由不同颜色的LED封装在一起，通过颜色互补的方式显示出白色光。
稀土元素缺少 是否有“新材料”将其代替？
近有中国台湾研究者就指出，使用稀土元素以外的材料也可以制作出了可以发白光的LED产品。这个LED是以碱金属锶为基础，搭建了金属有机框架(MOF)，在MOF的上下分别结合了石墨烯等材料，构成了可以直接发出白光的LED。MOF是由金属离子和有机材料配合形成的，在过去的20年中被广泛应用做化学分离器、药物输送、气体储存、催化等领域。但因为MOF一般多孔、导电性差，一直没有怎么用于光电领域。在MOF材料外围，研究者还组合了石墨烯、二氧化硅、氧化锌，使其在电驱动可以发光。可以说，使用MOF材料来制造发光器件，给了人们一个全新的思路。
2、欧司朗或斥巨资投IRLED等虹膜扫描技术
据业内人士表示，欧司朗近日计划将本来要用于LED晶片工厂的资金改投至IRLED等虹膜扫描技术。视智慧手机厂商和虚拟实境系统，对IRLED等虹膜辨识产品的需求大小而定。虽然这个消息尚未拍板定案，不过据报，欧司朗计划投入至少1亿欧元(折合人民币约7.5亿元)到位于德国雷根斯堡的LED晶片厂。言之凿凿，但欧司朗目前还是不予置评。
南韩大厂三星是其中一个在智慧型手机上使用虹膜辨识技巧的厂商，近就是因电池问题召回的GalaxyNote7。与此同时，苹果计划在未来的iPhone上导入相似功能的传闻也甚嚣尘上。欧司朗将资金从马来西亚的LED半导体工厂转向其他应用事业，这样举措也能够当作是对2015年极力反对欧司朗LED晶片厂投资者的一种让步。据德国商报(GermandailyHandelsblatt)报导，欧司朗将会用这笔资金在德国雷根斯堡和中国无锡设厂。
3、利用紫色LED实现研发高品质照明灯具
京瓷与家具品牌ArflexJapan共同开发了采用波长特性接近太阳光的LED光源的照明器具。这是可以像家具一样放在地板上照射天花板的漫反射灯具，亮度相当于卤素灯泡的150W。其采用的光源是以紫色LED为基础，组合使用发三原色光的荧光材料。与太阳光一样，它能发出从紫色到红色的广泛波长的光线。即使是相同色温的白色，也比现有普通LED光源的光更接近太阳光。当下，以紫色LED为光源的照明器具得到了美术馆、博物馆以及重视空间质量的部分客户的住宅等采用，但由于其耗电量要比以蓝色LED为基础的照明器具大，因此一直未能作为通用照明器具实现产品化。
然而，ArflexJapan却始终相信，今后肯定会迎来紫色LED的时代，而不是蓝色LED。为了实现产品化，其与在采用紫色LED光源的照明设计方面有经验的照明艺术家丰久将三和接单生产紫色LED的京瓷进行合作。为提高散热性，设置了空冷散热机构。即在照明器具上的一部分设置了通气孔，通过对流产生从照明器具下侧流向上部的气流。抑制了发热造成的寿命减少，使光源寿命达到10万小时。LED和散热机构的开发主要由京瓷负责。LED是专门面向此次产品的特制品。为削减成本，紫色LED芯片采用京瓷已经产品化的通用品，仅荧光材料等树脂壳部分采用专用品。目前，两公司正讨论视需求推出吊灯和吸顶灯等新一批照明器具。
4、“改头换脸”索尼推出CLEDIS新技术
索尼先后在今年的两个展览会上展示了旗下的CLEDIS屏幕技术，这是一项被形容为能够挑战OLED的新技术。之所以能声称具备叫板OLED的资本，皆因索尼CLEDIS显示屏带来的极高的亮度规格，以及出色的色彩表现力。而事实上，CLEDIS技术就是小间距LED显示屏技术。索尼所展示的基于点间距为1.2mm的小间距LED显示屏，和液晶显示技术不同，小间距LED显示屏通过RGB三色LED器件的组合成为单一像素，将多个像素封装成为屏幕元素，再降多个元素组成一个完整的显示单元，终我们看到的大尺寸LED屏幕多是由该类显示单元进行无缝拼接后形成的效果。
据了解，由于需要将细小的三色LED像素进行高速封装，并且终达成一定分辨率的显示效果，需要在多个显示单元中间实现无缝拼接，所以对于器械工艺和电路设计等技术环节要求非常高。据悉，在2016年，索尼小间距LED技术改头换面后以“CLEDIS”技术形式出现，其面向消费级用户的定位也已经发生了改变。索尼CLEDIS显示技术目前面向商业应用市场推出，由于兼备超高亮度、无缝拼接和显示尺寸几乎没有界限等特征，在户外显示行业能够带来足够震撼的视觉效果，而不必担心环境光线的影响，并能很好的满足显示应用的需求，如在博物馆、画廊等。
5、测试基于LED的航发核心机结冰探测器
据介绍，虽然近年来研究人员对航空发动机核心机在高空结冰现象的理解已经有了很大进展，但研发为飞行员提供危险告警的可靠传感器系统的工作仍处在相对初始阶段。与常规的发动机和飞机在中、低高度下由可视水汽中的液态水结冰不同，目前的气象雷达无法探测到会导致发动机核心机因冰晶积累而结冰的气象条件。而且某些情况下会提示飞行员出现冰晶的线索，比如冰晶的静态累积和驾驶舱噪声频率的改变，对于避开潜在危险区域来说已经太晚。为此，加拿大Podium能源集团的Podium航宇分部近就公布了一种利用光反射率探测冰层累积的反射材料传感器(RMS)系统的细节。这种传感器采用全固态结构，没有活动部件，更简单也更耐用。
Podium的探测器系统由一对LED将光束通过发动机机匣上的小窗口打到流道内，当冰晶在光学窗口表面积聚的时候，安装在LED之间的光电二极管会感受到反射光亮度的变化，从而探测到冰晶增长。同时在光学窗口上游侧还综合了腐蚀防护和温度探测功能。这种传感器安装时直接与发动机的全权限数字控制系统相连接，也可以连到发动机指示和机组告警系统。传感器会实时触发导向叶片的气流加热功能并开启可调放气阀门进行除冰。传感器采用双LED配置，允许在不同环境光照下灵活校准，且整个系统高度集成，不需在靠近导向叶片或发动机其他零部件的位置安装测量探头。另外，传感器系统不会对发动机性能造成明显影响，所采用的LED和光电二极管的直径都只有3毫米，光学窗口的尺寸也只要13毫米左右。
6、苹果或研发更薄更亮的Micro-LED屏幕
此前报道称，2017年的新iPhone将会采用OLED曲面屏幕，然而这可能仅是苹果的过渡阶段，因为目前苹果正在研发更先进的Micro-LED技术。据传闻，苹果早会在2017年下半年获得成熟的Micro-LED显示屏。实际上，苹果去年就在中国台湾北部设立了一个秘密实验室，开发更薄、更轻、更亮、更节能的显示屏幕，并从友达光电、高强光电(Sollink)挖走了不少人才。可以看到，当前已有不少证据显示苹果的目光的确不于OLED，须知苹果在2014年还曾经收购了Micro-LED屏幕技术公司LuxVue。Micro-LED与OLED一样，属于自发光，兼具低功耗、快速反应的特质，同时它又比LCD更省电，只是目前Micro-LED屏幕要进行大规模的量产还存在一定的难度。
据透露，Micro-LED技术是微型化LED阵列结构，具有自发光显示特性，拥有高亮度、低功耗、体积较小、超高解析度与色彩饱和度等优势。除此之外，Micro-LED寿命较长，材料不易受到环境影响而相对稳定，但柔韧性则不如OLED。虽然坊间传闻指明年iPhone屏幕将发生巨大的变化，但出于可靠性方面，苹果应该不会长期使用OLED来取代LCD。事实上，Micro-LED技术或许才是苹果想要的。有趣的是，过去AppleWatch手表采用了OLED屏幕，iPhone随后跟上，或许在Micro-LED技术上，苹果可能也会首先将其用在手表上，然后再推至手机。
7、Saphlux研发技术“做出很亮的LED”
在LED领域，代氮化镓固体照明材料固有的极化效应会导致LED芯片的单位亮度始终过低，导致其相应终端产品需要的大量芯片，且无法满足大功率应用的需求。虽然随着代以c面氮化镓为基础的固体照明材料遇到瓶颈，新一代的半极性氮化镓材料在理论上实现了超大功率单LED芯片，却一直无法解决量产问题，价格居高不下。为此，Saphlux公司研发了一种新技术，可以在标准的大尺寸蓝宝石衬底上直接生长半极性氮化镓，解决了量产难题。
由于在传统生长方式下，半极性材料只能通过斜切体块式氮化镓来实现(也需要在蓝宝石上生长)。这样的制备方式是无法实现量产，小片半极性氮化镓材料价格非常昂贵(高达2000美元)，只能应用于科学研究，无法商业化。要想批量生产半极性氮化镓材料，就需要一种新的方法控制其在蓝宝石上的生长。据指，Saphlux通过多次试验，终于找到解决方法(涉及商业机密暂不方便对外透露)，打破原有半极性氮化镓材料生长模式，既能在标准的大尺寸蓝宝石衬底上直接生长半极性氮化镓，也能直接控制晶体生长的方向和形状。