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第一节 是谁在点亮生活(2 / 2)

正如钨合金是构成灯泡的基础,一种称为外延片(epitaxi.al slice)的复合材料是led的发光核心。传统照明发光原理是通过金属发热将热能转化为光能,转化效率非常低,仅有7%左右。而led的发光原理大不相同,是电子穿过一层半导体材料时,激发该半导体材料将电能转化为光能,因此不用发热就可以直接发光,目前led能将40%的电能转化成光能。而随着技术的进步,转化率会越来越高,理论上可能达到70%。这是照明史上质的飞跃,如此优秀的节能效应也使其作为未来照明主流的一大因素。

然而,单层半导体的发光能力很弱,所以外延片就是将很多层很薄的单层材料迭加起来,压成类似千层饼那样的复合材料,如图3-6所示。所以,led的发光效率决定于在同等厚度里,能压入多少层。能够将单层材料做得越薄,能迭加的层数越多,发光效率就越高。现在一般每层厚度仅为2~20微米,这种生产技术要求也决定了外延片生产是整个led生产流程中最困难的部分,目前一般是通过一种叫金属有机化学气相沉积系统(mocvd)的技术进行合成的。

金属有机化学气相沉积系统技术,这是利用金属有机化合物作为源物质的一种化学气相淀积(cvd)工艺。mocvd技术最吸引人的地方在于它的通用性,只要能够选取到合适的金属有机源就可以进行外延生长。通常mocvd生长的过程可以描述如下:被精确控制流量的反应源材料(颗粒状金属材料)在载气(通常为h2,也有的系统采用n2)的携带下被通入石英或者不锈钢的反应室,在衬底上发生反应沉淀,均匀生长出薄薄的一层外延层,衬底是放置在被控制温度的基座上的。在反应后残留的尾气被扫出反应室。mocvd工作原理如图3-7所示。

(2)切割——led核心

相当于从钨材料中抽出灯丝,如图3-8所示,不同于弯曲的灯丝,切割后的外延片是方块形。由于外延片这种特殊结构,想要完整无损伤地切割出需要的发光核心,是非常困难的。不仅需要真空环境,而且还要专业的切割机。目前世界上只有两家厂家生产这种专用切割机。

(3)核心——放入led芯片

芯片之于led,正如灯座之于灯泡,是供电部分。芯片是实现理想led非常重要的装备,因为led对电流的要求非常高。图3-9里是完工后的led芯片简略图。

(4)封装——led芯片成发光体

将led芯片封装成为发光体,正如给灯丝灯座加上灯罩做成灯泡。灯罩的形状可以依据所需而不同,但封装的技术决定了这个发光体的使用寿命。图3-10的led芯片就是封装在了一个方块形的灯罩内。

(5)照明应用

就是如何应用led发光体了。就像应用白炽灯泡一样,根据不同功能和需要而装配产品。图3-11就是一例装配完led发光体后的产品。

3.本节小结

在相同的五步流程中,我们发现和灯泡一样,对led照明来说,第一步至第三步——外延片、切割和led芯片是上游,第四步——封装是中游,第五步——应用则是下游。上游占了整体利润的70%,而且是国外五大厂商严格控制的,他们拥有85%~90%的相关专利。中国本土企业做得最多的还是最下游的封装和应用。了解了工序的流程和成功企业在产业链上的分布后,我们就了解了行业本质以及行业定位是紧密相关的。

作为一个技术导向的行业,在研究过程中,我们苦于面对每家厂商都拥有的大量专利。而他们却有成功也有失败,所以不是技术或者专利决定一切,反而是如何最大化技术的效用才是成功的最终命题。我们发现所有成功的照明企业,无论是传统照明三巨头,还是新兴led企业,都拥有一个共同点,就是他们用不同的方法试图取得一个集权与分权的平衡,下面的图3-12即简单解释了他们的共同点。而不成功的企业,如下文提到的住友或者台湾封装业,尽管都有自己的技术,但是由于没有平衡集权和分权,没有充分利用好技术,没有把握最大化技术效用的行业本质,都遭到了失败。

1.何为集权

简而言之,就是构建技术壁垒,以限制竞争,提高自己的利润

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