量子点:IDTechEx报告讨论LED照明的进展,挑战和未来

行家说LED快讯 · 2020-04-09

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波士顿,2020年4月8日,美通社/-首先,我们必须问一下量子点在LED照明中可以带来什么价值?在一般照明中,QD可以同时实现高功效和高CRI(显色指数)值。总体而言,提高CRI的功效代价非常高。


IDTechEx报告“ 2020-2030年量子点材料和技术:趋势,市场,参与者”讨论了LED照明的进展,挑战和QD(www.IDTechEx.com/QD)

2019年,欧司朗推出了具有片上QD的LED灯,以90 CRI达到173lm / W。Lumileds在一年左右之前使用相同的基本QD技术已经证明了相似的结果。与领先的非QD窄带红色发射器相比,这些情况在CRI 90下的效率提高了约8-10%。这些结果清楚地证明了QD在减弱lm / W功效和CRI(色彩质量的重要指标)之间的取舍方面的成功。

在本文中,IDTechEx的研究总监Khasha Ghaffarzadeh博士讨论了QD在一般照明市场中所面临的挑战和前景。本文摘自研究公司的报告《2020-2030年量子点材料和技术:趋势,市场,参与者》,其中详细分析了量子点技术的价值链及其应用(显示器,传感器,照明,农膜等)。 )。

IDTechEx提供全球所有主要参与者的详细和最新评论。他们在报告中分析并强调了所有重大趋势,研究了性能水平和发展趋势,法规,组成变化以及进一步的激进和增量发展要求,以开拓新市场和展示集成模式。

该报告还研究了现有和新兴的应用程序,提供了对当前状态和未来前景的详细评估。在这里,分析人员考虑使用增强膜,LCD,OLED和microLED上的QD彩色滤光片,片上,QLED,照明,NIR / SWIR传感器,农用膜等。该报告还提供了在材料和应用层面的价值和消费方面的市场预测。

挑战性

照明中的关键QD颜色为红色。这是因为当前荧光粉的光谱太宽,会重新发射波长超出眼睛灵敏度极限的红光,从而浪费了该能量。因此,具有所需中心波长的窄红光发射器可以显着提高效率。

一直以来,技术难题是要找到一种QD材料系统,该系统必须(a)足够稳定以承受热和光通量;(b)与现有的荧光粉技术相比,是尽可能多的嵌入式解决方案,并且(d)包含毒物含量很少或没有,例如镉。

最初,提出并采用了远程色彩转换器的实现。此处,在LED上一定距离处添加了QD膜以进行颜色转换。显示器中也部署了类似的布置。这本质上是一种避免当前QD技术稳定性限制的解决方案。但是,这曾经是,也不是一个优雅的解决方案。人们希望实现片上集成,即将QD集成到LED封装中,就像今天集成了荧光粉一样。

为了实现片上集成,需要对QD进行高度设计。例如,展开的量子点可能会经历配体交换,然后发生反应,从而在通常的核-壳结构周围形成保护性硅壳。即使采取了这种措施,早期产品也只能使用低功率LED,即0.2W。

可以合理地预期稳定性会随着时间的推移而改善,从而逐渐打开更高功率等级的市场。这将通过改进单层或多层壳结构(例如ZnO /二氧化硅/ QD),更好地控制核-壳界面以及最小化氧化和其他检测来推动。 

创建嵌入式解决方案的要求也很关键,尤其是在缩短产品上市时间方面。这一点特别重要,因为红色QD将与其他磷光体混合。因此,很难想象仅针对QD的单独混合和沉积过程。当前的一流技术允许QD混入有机硅中,进行涂覆,然后固化。这些QD还将在安装LED封装时使用的标准焊料回流工艺中幸免。

如今,基于镉的量子点是最稳定的。在显示器中,InP尤其通过三星价值链获得了巨大的市场份额,并且大大缩小了与基于镉的QD相比的量子产率和FWHM性能差距。然而,InP量子点对于芯片上的照明条件而言不够稳定。

这里的挑战是镉是有毒的。欧盟已经同意从去年10月开始禁止它。但是,目前正在进行新的磋商,人们普遍预计它将进一步扩大磋商。在照明方面,开发人员有充分的理由辩称,尚无可行的替代方案。这种论点可能会在短期甚至中期赢得胜利。然而,这不是一个永久性的解决方案,这意味着将需要具有足够稳定性的非镉替代品,这为紧急的创新和发展机会指明了方向。

在显示器尺寸上,片上QD技术可以将QD直接集成到LCD背光中使用的LED中,从而消除了其他QD膜。由于与标准荧光粉不同,它可以满足尺寸限制,因此它也是micro-LED技术的领先者。每个LED的QD浓度可以很高(<5ug / mm2),但是在整个显示区域上缩放时,它是如此之高(0.08-0.2ug / mm2)。当前,正在就此用例的正确限制进行协商。

未来

总体而言,照明的路线图很明确:首先,在将其扩展到高功率高CRI细分市场之前,先将QD引入低功率高CRI高效LED中。这样一来,它将从保费市场向普通保费市场扩散。普通显示QD的价格比黄色YAG高10倍,但提高CRI所需的价格与红色氟化物的价格差异很小。当然,高度设计的弹性片上QD将比许多其他QD要求更高的每公斤价格。尽管LED的每mm2数量很少,但IDTechEx预测该市场将变得庞大。

同时,片上显示QD市场也充满希望。这家全球市场研究公司估计,最早的市场渗透将从2020年末或2023年初开始。在LED照明LCD中,可以预料到非常成功和超窄带PSF红色荧光粉的激烈竞争。

来源:雅虎财经