肖特先進光學業務發展總監Philippe Younes
2018年9月5-8日,第20屆中國國際光電博覽會,德國特種玻璃和玻璃陶瓷研發制造商肖特(SCHOTT)公司展示了其研發制造的新型激光激發陶瓷熒光轉換材料(以下簡稱「陶瓷材料」),開啟了其在中國高端激光光源領域新的征程。
產品亮度、穩定性是激光投影產品非常重要的兩個指標,工程、商用激光投影領域尤其如此。
此次光博會,肖特展示的陶瓷材料號稱具備超高熱穩定性,并可支持超高亮度,對此,《商顯世界》記者采訪了肖特先進光學業務發展總監Philippe Younes,了解了這種材料的詳情,同時亦聽到了材料研發背后的故事,以及肖特的市場拓展計劃。
本文將采訪內容簡化整理如下,以饗讀者:
要點: ·肖特用100%熒光粉體原料制成的陶瓷材料,熒光轉換效率高,高亮度、高穩定性、小體積、不淬滅,規模量產后成本亦可大大降低。 ·高端應用場景下,基于肖特陶瓷材料的投影設備,能達到25000流明以上超高亮度,若能提升熱管理技術,還有進一步提升空間。 ·激光電視是很好的產品形態,有肖特陶瓷材料的助力,將更為如虎添翼。此外,汽車(大燈)、醫用(內窺鏡)、搜救、舞臺燈效等需要高亮光源的領域,亦是潛在市場。 ·HLD受自身技術瓶頸限制,與激光投影應用差異化明顯,不會與基于陶瓷材料的激光投影產品形成激烈競爭。 ·中國市場非常重要,肖特與很多中國公司都有業務有聯系、合作。
采訪結束后,肖特先進光學業務發展總監Philippe Younes手捧激光激發陶瓷熒光轉換材料與筆者在其光博會展位現場合影,右為肖特中國應用中心光學和家用技術玻璃經理李毅剛博士,在此感謝李博士現場提供的絕佳翻譯
商顯世界:此次肖特的主打產品——陶瓷材料,它的工作原理是什么樣的?這種技術相對于以往的無機材料、有機材料優勢在哪里?肖特大概是在什么樣的背景下進入投影市場的?
Philippe Younes:當藍色激光打上這種熒光轉換材料時,材料會吸收藍色激光,產生很強烈的白色或黃色熒光,反射光混合藍光形成非常強烈的白光或黃光,這是它最基本的工作原理。
原理示意
這種原理并非新理論,早已有之。問題在于為何到目前為止,市場上很少見到這類材料被大量應用于高性能投影儀或其他產品上?這是因為到目前為止,以往的材料有一個致命缺陷:難以長時間保持較高的熒光轉換效率,以至于不適合用在日常使用的產品上。
以往的材料,主要是黃色熒光粉通過一些有機膠混合在一起,形成薄薄的一層。這種材料由于散熱等制約,其熒光轉換效率無法持久。
市場驅動、需求驅動。大約在2012年,彼時市場上幾家頂尖專業投影儀廠商找上門來,希望作為頂尖材料研發商的肖特能開發一種新的熒光轉換材料,在保證高轉換效率的同時亦保證足夠長的使用壽命,避免熒光淬滅等現象。
就此,肖特開始了相關材料的研發工作。
期間,肖特試過很多方案,如將熒光粉混于某些有機材料或玻璃中,情況都不甚理想,最后索性將100%熒光粉體做成陶瓷,經對比,肖特認為陶瓷材料是最好的技術路線。這種材料完全滿足了相關投影儀廠商的需求,保持高性能的同時可維持非常長時間的熒光轉換效率不變,在維護、產品使用壽命等方面優勢立顯。
2015年,肖特就已研發成功這種陶瓷材料。起初只供應找上門來的幾家專業投影儀廠商,表現良好。隨著市場及肖特產能的擴大,2018年,肖特不再滿足于僅向少數廠商供應,開始將這種陶瓷材料向公開市場廣而告之,公開供應。
商顯世界:工程、商用激光投影產品最重要的參數之一就是亮度,基于激光激發陶瓷熒光轉換材料的工程、商用投影產品,能達到多高的亮度?
Philippe Younes:這種材料研發初衷即針對高端、專業投影市場,如影院、大型投影儀等,在這些應用場景下能達到25000流明以上亮度。不過25000流明遠未達到這種高溫燒結陶瓷材料的極限,之所以應用時亮度有限制,問題主要在于超高亮度下的大量發熱,熱管理是此時專業投影儀廠商最大的挑戰。若有更好的熱管理方案和技術,亮度值還能再突破。
商顯世界:激光投影機發展這么多年后,為何肖特選擇在這種時候、這種市場情況下,推出這方面的產品?
Philippe Younes:這種陶瓷材料起初供應的是專業投影儀市場,如電影院、大廣場等,這些都是激光投影應用的頂尖領域,但它們并非主流應用,市場占比較小。
肖特這么好的陶瓷材料,亦可應用于更廣泛的市場,包括教育、會場、企業內部等,這些領域對投影儀也同樣有著高要求——高亮度、高穩定性、低維護成本等,肖特不愿意缺席廣闊的激光投影主流市場。
同時,肖特在中國市場上也看到了一些非常有意思的應用,典型的如激光電視。激光電視是個非常好的主意,非常好的產品創意,相對于大尺寸平板電視而言,它更亮、體積更小、更便攜、畫面可以更大,更重要在于它只是一個小方盒子。
然而,激光電視的應用非常受制于高亮度光源。憑借這種陶瓷材料,肖特能幫助激光電視廠商使用更小但更亮的光源,激光電視廠商可借此與大屏幕LED、平板電視競爭。
激光電視用于家用市場,對于亮度和穩定性的要求會更高,因為家用市場無法接受頻繁更換的光源「耗材」。如果激光電視使用肖特的陶瓷材料解決方案,可實現1萬小時以上使用壽命且無沒有任何亮度衰減。
商顯世界:在工程、商用投影市場,肖特了看到哪些市場機會?
Philippe Younes:專業投影廠商、業內專家們已經達成了共識,到2020年左右,三分之一的投影儀市場都將使用固體激光的光源方案,原因有幾點:
一、肖特的這類陶瓷材料技術已經成熟,開始大量、公開投放市場,這意味著投影儀廠商可取得高性能材料的供應;
二、近年來,藍色激光器固態激光方案的功率越來越高,價格卻越來越低,相比傳統汞燈方案,其性價比優勢逐漸顯現,替代汞燈類產品的可能性越來越大。
汞燈(尤其高亮度汞燈)類產品,最大的問題在于亮度會隨時間衰減,使用壽命短,用戶體驗不友好,維護費用高昂;谛ぬ靥沾刹牧系墓虘B激光類產品,維護費用低,用戶體驗非常友好。
隨著肖特技術和生產越來越成熟,產能不斷擴大,材料單價有望顯著降低。對價格很敏感的主流激光投影市場,廠商們非常愿意去投入研發其下一代的投影產品。面對大屏顯示器產品強烈的競爭,陶瓷材料光源方案的激光投影廠商,有了反擊反擊、奪取市場的資本。
高端激光投影市場對亮度要求很高,動輒1萬、2萬流明以上。普通投影產品其實并不需要特別高的亮度,幾千流明足矣,這類產品對價格非常敏感。相對于以往的無機材料、有機材料不耐熱、激光功率不高、難以縮小體積的缺點,肖特憑借陶瓷材料高熱穩定性、高功率密度且無熱粹來現象的優勢,努力將體積做得更小,將價格降低。借此,傳統廠商可優化產品光路設計,縮小體積以獲得客戶歡迎。
商顯世界:目前激光投影市場也受到了一些其他技術的挑戰,例如HLD,肖特如何看待HLD的挑戰?
Philippe Younes:HLD技術在發明之初是有優勢的,彼時普通投影儀所需亮度并不高,3000-4000流明就夠用了。而且,彼時藍色激光器價格還非常高昂,HLD有其市場生存空間。然而,市場趨勢是對亮度要求越來越高,HLD的局限就此顯現出來。據我了解,HLD亮度超過3000都比較困難。肖特的陶瓷材料方案,亮度可輕松做到四五千流明以上,且性價比越發提升。HLD未來或許會在一些小細分領域或低端市場找到其一席之地,但顯然,與肖特方案不是競爭關系的。
HLD技術還有其他限制,例如它很難擴展其屏幕尺寸,它似乎是用光波導方案,前面一顆一顆LED芯片,將光導入屏幕中,其技術天生存在局限性——LED密度難以提高,屏幕難以展寬,技術瓶頸明顯,所以HLD技術靈活性亦不足,目前看來確實如此。
商顯世界:除了投影行業,肖特的激光激發陶瓷材料還能用于哪些其他領域?這種技術對下游使用該技術的廠商有何影響?
Philippe Younes:肖特研發陶瓷材料,起初針對的是投影市場。隨著技術逐步成熟,其更廣泛的潛在應用領域亦逐漸顯露而出,如激光汽車大燈,目前激光汽車大燈已出現在市場上了。還有醫用領域,如內窺鏡,需要非常小但卻非常亮的光源。還有特殊的搜救領域,亦需要非常亮的光源,諸如此類。
在這些新興的行業、應用領域,傳統光源都有其局限,期盼新技術出現。肖特的陶瓷材料可幫助這些領域的廠商突破以往技術的局限,實現更好的應用,或在其基礎上研發更多產品。
此外,舞臺燈效、照明亦是一個很重要的領域,肖特方案可非常集中地將亮光打在舞臺上,大舞臺遠距投光亦可勝任。加之更長久的使用壽命,舞臺燈效、照明領域的應用未來可期。
除了材料研發本身,肖特在材料的使用和封裝方面也投入了很多資源研究,起初供應熒光輪片等,未來還可制成光器件等,憑借更小體積等優勢,可用于很多領域,加之高亮特性,理論上不同廠商可將其用于任意領域,照亮任何想照亮的地方。
商顯世界:看得出,Philippe對自己的產品非常自豪。
Philippe Younes:的確,我為我的產品感到非常驕傲!我驕傲于肖特公司對我的大力支持,使產品得以完全從零開始直到成功。
肖特投入大量資源,依托自身強大技術力量,基于客戶需求,從一個概念、從零開始,在短短幾年內將其發展成這樣一個很成熟的,非常受市場歡迎、非常有潛力的產品。
肖特每年都有很多創新,內部每年都評出最佳發明獎、創新獎等。今年,這種陶瓷材料榮獲最佳創新獎。
肖特是德國企業,隸屬于卡爾蔡司基金會,沒有股東。與純粹的上市公司不同,肖特很大部分資金來源于基金會,沒有很大的股東分紅壓力、盈利壓力,很大部分盈利用于研發、社會責任等方面。所以,肖特研發投入相當可觀,這也是為何這種陶瓷材料得以從零開始研發成功、最終成熟的原因。
商顯世界:最后一個問題,在中國市場上,肖特目前與哪些激光投影相關廠商有深入的合作?看重的是他們哪些方面的能力?
Philippe Younes:中國市場非常重要,這種陶瓷材料最初合作方也是家中國公司。中國是世界工廠,很多產品都在中國制造,所以肖特與很多中國公司都有業務有聯系、合作。不過,基于各種保密協議,肖特不方便透露這些合作伙伴的名字,還請見諒。
題外話:
針對肖特此次展示的陶瓷材料,筆者就幾點問題請教了深圳商顯產促會常務理事單位深圳市帥映科技股份有限公司技術開發經理徐舟先生。
徐先生表示:工程投影亮度要求在6000流明以上,商用機則要求在3000流明以上,達到20000流明的一般是電影機、高端工程機。陶瓷材料適宜用于高亮度工程及影院投影等領域,其耐溫特性較好,相較無機材料可耐更高溫度。依帥映標準,產品須保證使用20000小時以上,亮度衰減在50%以內。 ![]()
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