白光LED簡(jiǎn)史
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使用紅光、綠光或藍光二極管的產(chǎn)品，市面上可以說(shuō)四處可見(jiàn)。但是使用白光的發(fā)光二極管，卻很少見(jiàn)，其中是不是有什么技術(shù)瓶頸？答案是科技界最喜歡使用的反制招數。因為這是日亞化學(xué)工業(yè)(Nichia)的獨門(mén)專(zhuān)利。然而，隨著(zhù)該公司專(zhuān)利戰略的不得不變更，白色光LED的市場(chǎng)面以及性能面，有機會(huì )演起一場(chǎng)大變格的戲碼。市場(chǎng)面的首要沖激變革，即是供給體制的變化。當有更多的競爭者，進(jìn)入角逐之戰場(chǎng)以后，我們可以預期至少會(huì )發(fā)生幾件事情。其一，自然是價(jià)格會(huì )滑落到一定的合理水平。其二，可以大量的交貨，滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。其三，品種的種類(lèi)豐富化。如果以上的推斷邏輯成立的話(huà)，那么，白色光LED的市場(chǎng)擴大延伸，必然會(huì )呈現加速度的上升曲線(xiàn)。
日亞中村秀二倒戈 掀起藍光、白光LED專(zhuān)利權大戰
說(shuō)到白色光LED，必須延伸說(shuō)到藍光LED。而談到藍光LED，這又與日亞化學(xué)工業(yè)的專(zhuān)利世紀大戰，有密不可分的影響關(guān)系。至于，白色光LED以及藍光LED，又是存在怎樣的你濃我濃的依存關(guān)系，稍后再來(lái)說(shuō)明。
有意思的是，這場(chǎng)專(zhuān)利世紀大戰的情節，直逼連續劇般地劇情變化，人事物地俱足，高潮迭起。情節的主軸有二，其一，是專(zhuān)利權本身的戰役。其二，是幕后的偉大發(fā)明家中村秀二(Shuji Nakamura)先生，琵琶別抱，在勁敵日亞化學(xué)Cree公司從事兼職的研究工作，帶領(lǐng)Cree開(kāi)發(fā)不同于日亞的藍光LED技術(shù)，向其老東家挑戰。
說(shuō)起日亞化學(xué)工業(yè)(Nichia)一向是以專(zhuān)利壟斷之戰略壟斷藍光LED市場(chǎng)。何以，來(lái)個(gè)戰略的乾坤挪移呢？實(shí)際上，日亞化學(xué)工業(yè)也是被目前的時(shí)勢所逼，而不得不重新檢討策略上的運用。日亞化學(xué)工業(yè)在1993年時(shí)成功地開(kāi)發(fā)出藍光LED，據稱(chēng)，其所擁有之相關(guān)專(zhuān)利就超過(guò)100件以上，而該公司為了達完全壟斷藍光LED市場(chǎng)的企圖霸心，即運用了堅守專(zhuān)利的策略，悍然拒絕將該專(zhuān)利授權給其它任何的廠(chǎng)商，設下進(jìn)入市場(chǎng)的專(zhuān)利障礙。日亞挾其在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域長(cháng)期研發(fā)的優(yōu)勢與專(zhuān)利保護策略，初期很順利走向壟斷藍光LED市場(chǎng)之路。如同風(fēng)云中的雄霸一般，野心想獨吞天下，成也風(fēng)云，敗也風(fēng)云。
舉個(gè)實(shí)際的發(fā)生例子而言，當1998年競爭對手豐田合成(Toyoda Gosei)的氮化物(Nitride)高亮度LED產(chǎn)品在市場(chǎng)上一推出時(shí)，日亞就向東京地方法院提起訴訟，指控豐田合成侵害其藍光LED專(zhuān)利。后來(lái)，此案做出裁決，東京地方法院判決專(zhuān)利侵權的案件成立，命令豐田合成公司停止制造與銷(xiāo)售其LED產(chǎn)品，并賠償1億日元給日亞化學(xué)。而對此一判決，豐田合成已經(jīng)提起上訴。
第二個(gè)實(shí)際的案例，發(fā)生在1999年，日亞再轉移目標對準美國的知名藍光LED大廠(chǎng)Cree，向東京地方法院指控Cree在日本當地經(jīng)銷(xiāo)商住友商事侵害其產(chǎn)品專(zhuān)利。一場(chǎng)橫跨美、日兩地的藍光LED世紀專(zhuān)利大戰，就從上一個(gè)世紀末延續打到了新世紀，而日亞的藍光LED壟斷之路，越走越崎嶇，終究初嘗敗績(jì)。這項判決實(shí)在具有重大的實(shí)質(zhì)意義，一來(lái)因為這表示其它的競爭者有機會(huì )可以進(jìn)入藍光LED的市場(chǎng)，而不至于侵害日亞化學(xué)的專(zhuān)利二來(lái)，以專(zhuān)利傘獨霸的招式，證明不是萬(wàn)靈丹。
從這幾個(gè)案例，大家也可以不用付出任何高昂學(xué)費， 學(xué)到一些寶貴的教訓，他人是如何踢到鐵板，又是如何利用招式來(lái)面對不利的局勢。此事證明了任何堅固如盤(pán)石一般的專(zhuān)利布局戰略，其它廠(chǎng)商也不是完全沒(méi)有機會(huì )，可以繞過(guò)專(zhuān)利地雷自行開(kāi)創(chuàng )新的局面。這就需要仰賴(lài)智能與技術(shù)的結晶。
白色光LED 2003年出貨可達12億顆
若是從性能層面來(lái)思考，要去專(zhuān)注的重點(diǎn)，不外乎“發(fā)光效率”以及“輝度量度”的特性問(wèn)題。依據推斷，“白光”LED要直逼日光燈的發(fā)光效率，可能要到2004年，或提前或延后，這都不是問(wèn)題，重點(diǎn)是照明器具業(yè)者、信息業(yè)者、通訊業(yè)者，大概已經(jīng)留意到白色光LED的潛力，過(guò)去被視為“罕見(jiàn)的零件”將洗心革面變成普通的泛用組件。{{分頁(yè)}}
“光效率”的提升，所帶來(lái)多品種的“白光”LED，恰巧可以迎合攜帶電話(huà)機、PDA、以及照明器材的龐大市場(chǎng)。尤其是攜帶電話(huà)機與照明器材，會(huì )因為其巨大的成長(cháng)，帶來(lái)“白光”LED無(wú)限的商機。2001年的使用量，約有2億個(gè)，2002年估計有62億個(gè)的使用量。預估2003年可能有機會(huì )急速擴大到12億個(gè)，單價(jià)的滑落，當可預期。
我們用量化的數據，來(lái)看“白光”LED的究竟。白熱燈泡的發(fā)光效率，約落在16lm/W左右，而最常用的日光燈，其發(fā)光效率則是從60lm/W(20瓦的直立式燈管)到100lm/W(40瓦的直立式燈管)。辦公室或是在學(xué)校的場(chǎng)合，大多是100lm/W的日光燈，而在家庭室內的場(chǎng)合，60lm/W程度的發(fā)光效率，該是可以接受的范圍。
而目前的“白光”LED的發(fā)光效率，可以看到30lm/W的產(chǎn)品。由此可見(jiàn)，白光LED的發(fā)光效率，還有一段路要走。如果觀(guān)察日亞化學(xué)以及豐田合成的技術(shù)規劃藍圖，所采用的手段，會(huì )從外部發(fā)光效率一路延伸到內部發(fā)光效率的兩個(gè)層面，并雙管齊下，到了2004年或2005年，應該可以達成50～60lm/W 程度的理想范圍。其中，在施予外部發(fā)光效率的手法上，可能會(huì )是未來(lái)的技術(shù)主流。依據豐田合成的說(shuō)詞，未來(lái)開(kāi)發(fā)的課題，著(zhù)力點(diǎn)放在“螢光體的改良”以及“螢光體的涂敷方式的最佳化”。螢光體的涂敷方式，還是有他的Know-how存在，Citizen電子利用混合環(huán)氧樹(shù)脂(Epoxy) 涂敷在螢光體，據稱(chēng)，此種外部發(fā)光效率的手法，可以提高大約20%～30%的發(fā)光效率。至于以上所說(shuō)的“l(fā)m/W”，其實(shí)就是代表每瓦多少流明的意思。
白光LED將取代鎢絲燈泡 成為新世代照明用具
白光LED是很多產(chǎn)業(yè)分析師或LED產(chǎn)業(yè)心目中相當被看好的新興零件產(chǎn)品。當然，所持的理由是，在全球能源的資源相當有限的的憂(yōu)慮背景下，白光LED在照明市場(chǎng)的前景備受全球矚目。歐、美及日本等先進(jìn)國家也投注許多人力財力，設立專(zhuān)門(mén)的機構推動(dòng)白光LED研究與開(kāi)發(fā)的工作。為什么白光LED會(huì )被視為未來(lái)的明星零件產(chǎn)品，這當然與他的特殊優(yōu)勢或說(shuō)是優(yōu)點(diǎn)，有相當大的關(guān)系。
拿白光LED與傳統的白熾鎢絲燈泡以及日光燈相互比較，馬上見(jiàn)出分曉。LED發(fā)光二極管的體積小，可以依據應用對象，允許多顆組合、發(fā)熱量其低無(wú)比、耗電量又小，壽命又長(cháng)，而且從環(huán)保的面向來(lái)觀(guān)察的話(huà)，白光LED可以回收不會(huì )變成環(huán)境污染的廢棄物等，用來(lái)傳接傳統照明器具作為下一個(gè)世代的照明器材，白光LED真是不做第二人想。其中，發(fā)熱量低、耗電量小，都是來(lái)自于它“低電壓”、“低電流”動(dòng)作的特點(diǎn)。
日亞、豐田合成白光LED技術(shù)各領(lǐng)風(fēng)騷而剛才已經(jīng)談過(guò)一個(gè)觀(guān)念。要闡述白色光LED的技術(shù)，就必須先涉及藍色光LED，這是因為目前白色光LED的技術(shù)，與藍色光LED的技術(shù)息息相關(guān)的。所謂的“白光”，其實(shí)，是由多種顏色經(jīng)過(guò)混合之后而成的光?；旌系姆绞?，就構筑成多種多樣化的白色光LED。好比說(shuō)二波長(cháng)光(藍色光+YAG系黃色螢光粉)或三波長(cháng)光(藍色光+綠色光+紅色光)。三波長(cháng)光，通常是以無(wú)機紫外光芯片加R.G.B三顏色螢光體。
在發(fā)光的技術(shù)方面，白光LED的發(fā)光結構方式是新加入戰場(chǎng)競爭者，在產(chǎn)品上加以區隔的重心之一。目前的主力大致有幾種。一個(gè)是日亞化學(xué)(Nichia)以 460nm波長(cháng)的藍光晶粒涂上一層YAG螢光物質(zhì)，利用藍光LED照射此一螢光物質(zhì)以產(chǎn)生與藍光互補的555nm波長(cháng)黃光，再利用透鏡原理將互補的黃光、藍光予以混合，便可得出所需的白光。其次，是日本住友電工開(kāi)發(fā)出以ZnSe為材料的白光LED，不過(guò)發(fā)光效率較差。
豐田合成(Toyoda Gosei)與東芝所共同開(kāi)發(fā)的白光LED，是采用紫外光LED與螢光體組合的方式，與一般藍光LED與螢光體組合的方式做區隔。因為，藍光LED與螢光體的組合方式，當照在紅色物體的時(shí)候，其紅色的色澤效果比較不理想。紫外光LED與螢光體組合可以彌補這個(gè)缺點(diǎn)，但是，其發(fā)光效率卻仍低于藍光LED與螢光體組合的方式。至于價(jià)格與產(chǎn)品壽命，兩者差距不大。簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，用四個(gè)面向來(lái)比較白光LED的差異，不失為一個(gè)標性的方法。這四個(gè)面向，分別就是“色澤表現能力” ，“發(fā)光的效率”，“產(chǎn)品的成本與售價(jià)”，“產(chǎn)品的使用壽命期間”。
專(zhuān)利解除 大開(kāi)LED普及應用之門(mén)
白光LED的最龐大市場(chǎng)商機，即在于照明器材的市場(chǎng)。其中的關(guān)鍵，筆者推斷可能與機器中平均所使用的白光LED數量有密不可分的關(guān)系。先從大哥大手機來(lái)說(shuō)起，即使攜帶電話(huà)機的市場(chǎng)規?？梢赃_4億臺，但其白光LED的使用數量，每一支手機卻僅有個(gè)位數的少數幾顆。以PDA個(gè)人數字助理來(lái)說(shuō)，每一臺使用白光LED的數量也可能低于十顆，即使成熟又成長(cháng)快速的筆記型計算機以及液晶顯示銀幕，每一臺所采用白光LED的數量，也不會(huì )超過(guò)100粒。然而，照明機器所使用的白光LED的數量，卻龐大許多許多。而且，照明器材的市場(chǎng)規模，本來(lái)就超越信息產(chǎn)業(yè)。因此，白光LED 的制造數量與生產(chǎn)能力的拉升，看來(lái)是箭在弦上。
目前白光LED的關(guān)鍵技術(shù)是LED技術(shù)，專(zhuān)利權過(guò)去掌握在日亞化等少數廠(chǎng)商手中，日亞化學(xué)(Nichia)的專(zhuān)利獨家壟斷，讓白光LED的價(jià)格與供應完全由他支配，導致精于量產(chǎn)的業(yè)者切入困難。誠如前面所說(shuō)過(guò)，但技術(shù)的演進(jìn)一旦突破日亞化的專(zhuān)利網(wǎng)，目前白光LED所受制的推廣困境，應當能夠顯著(zhù)改善，并賦予高度的期待。
姑且如此說(shuō)，算是本文的小小結語(yǔ)吧！白光LED的時(shí)代，大門(mén)即將開(kāi)啟。白光LED的貢獻者，中村秀二，被媲美愛(ài)迪生發(fā)明電燈泡的二十世紀末的偉大發(fā)明家。然由于橫跨兩個(gè)世紀的專(zhuān)利戰，終于讓這個(gè)門(mén)為眾生漸漸開(kāi)啟，意思是說(shuō)，競爭者會(huì )陸續加入，價(jià)格滑落之快 ，可以預期。畢竟白光LED的優(yōu)點(diǎn)(包含環(huán)保) ，用于照明器材，幾乎是Perfect。由于眾廠(chǎng)家集中火力“發(fā)光效率”以及“輝度量度”的提升，因此，一堆人視為省電照明器材的救世主 。
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