硅衬底LED技术现状、应用情况及趋势展望

1．背景：

目前LED光源器件的总体发展概况：硅衬底LED近年发展及对LED光源器件产业的影响。

LED产业在过去近10年的发展突飞猛进，LED光源器件的性能呈台阶式上升且成本在不断下降，大部分光源领域基本上都被LED所取代。LED作为第四代光源，已经广泛应用在户内外照明、汽车照明、液晶背光、景观照明、移动照明等领域。随着人们消费理念的升级，在一些特殊照明领域，高品质光源逐渐显现出竞争力。高品质光源的特点是：发光角度小、光斑均匀且照度高。硅衬底LED因单面出光、方向性好、光品质好等特点在高品质光源市场受到不少关注。

那么，目前硅衬底LED技术、市场现状以及未来发展趋势究竟如何呢？

2．概述目前硅衬底LED的整体技术现状

在硅衬底上生长GaN材料面临着两大技术挑战。第一，硅衬底和GaN之间高达～17％的晶格失配使得GaN材料内部位错密度偏高，影响发光效率；第二，硅衬底和GaN之间高达～54％的热失配，使得GaN薄膜在高温生长完降至室温后容易龟裂，影响生产良率。因此，硅衬底和GaN薄膜之间的缓冲层生长极其重要，缓冲层起到降低GaN内部的位错密度、缓解GaN龟裂的作用。很大程度上，缓冲层的技术水平决定了LED的内量子效率和生产良率，是硅衬底LED的重点和难点。截至目前，经过产业界、学术界各方巨资研发投入，这个技术难关已经基本被攻克。

硅衬底会强烈吸收可见光，因此GaN薄膜必须转移至另一个衬底上，转移之前在GaN薄膜和另一个衬底之间插入一层高反射率的反射镜，使得GaN发出的光不被衬底吸收。经衬底转移后的LED结构在业界称为薄膜（Thin－Flim）芯片。薄膜芯片电流扩散、热传导和光斑均匀性等方面相比传统正装结构芯片有优势。

3．硅衬底LED优势

技术上主要表现在：衬底材料成本低；器件散热性好、寿命长；封装工艺简单，易于实现自动化生产；可用于大尺寸外延，提高生产效率，降低综合成本。

晶能光电生产的硅衬底LED技术芯片具有如下四大优势：

基于Si衬底芯片特性的封装技术特点：

硅衬底LED是垂直结构，电流分布均匀且扩散快，适合大功率应用。由于是单面出光，方向性好，光品质好，所以特别适合汽车照明、探照灯、矿灯等移动照明、手机闪光灯以及光品质要求比较高的高端照明领域。

晶能光电硅衬底LED技术和工艺已然成熟，在硅衬底蓝光LED芯片领域继续保持领先优势的基础上，产品不断延伸至性能更高、附加值更高的白光LED芯片、LED手机闪光灯、LED汽车大灯、LED路灯、LED背光等需要方向光、高品质出光的照明领域，逐步确立了硅衬底LED芯片在细分行业的优势地位。

移动照明

移动照明市场所用的产品主要是利用Si衬底直涂白光芯片和陶瓷底板等物料，再利用精密的模具在底板上压膜一个设计好的lens，扩大出光率。根据不同的产品功率，可选择不同白光芯片尺寸和底板材质、尺寸来配合，通常有芯片有36mil、45mil、55mil、70mil等，底板有氧化铝、氮化铝之分。此类产品主要是要求照度、光斑均匀。在矿灯，手电等移动照明用灯领域，灯珠的销量居全球前列。