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白光LED發展現狀及存在問題情況

  

LED出現較早,但是其快速發展需要追溯到上世紀末期,美國、日本、德國等國家競相展開LED和半導體技術的研究,推進了LED快速的發展。1992年出現了GaAllnP黃色LED,1993年Nichia公司(日本),對LED的技術和材料進行了革新,奠定了現代LED的基礎,促進了全彩化的誕生。如今,白光LED已經具有超高的亮度,其器件結構也發生了很大改變,LED的超高亮度和豐富色彩,促進其應用在社會各行業及產業中。  

1、白光LED現狀  

上個世紀末期,GaAIInP四元系和GaN材料的成熟利用,帶動了白光LED的快速發展,至本世紀初,白光LED已經突破了技術的束縛,擁有了各種各樣的顏色,并實現了批量生產。此外,LED生產中引進有機物氣相外延和分子束外延技術(MOCVD和MBE),使得LED的亮度和色彩飽和度得到了很大提升。MOCVD技術屬于材料生長技術,可以生長成單原子層厚度的完整晶體,同時在材料生長中也利用了價制膜層厚度控制技術——MBE,實現了對芯片結構進行定向控制,可以批量生產出多量子阱等復雜的結構。如今LED已經擁有了不同的顏色,如GaAllnP紅、綠光等,同時LED也具有了超高的亮度。近年來,響應低碳經濟的號召,白光LED以高能效的優點成為了重要的光源,同時也吸引了半導體市場的注意力,因而出現了較多LED企業與半導體企業合作的案例,徹底改變了LED光源的生產模式。  

我國政府早在十多年前,就啟動了“國家半導體照明工程”計劃,開始深入的探索半導體照明技術。因而,我國白光LED產業開始引進高新技術,并積極探索爭取攻破關鍵難點,盡快掌握核心技術。近十年來,我國白光LED已經實現了全彩化和超高亮度,并建立起了一個完整的LED產業。目前,白光LED已經覆蓋社會各領域,白光LED已經與人們的生活緊密的聯系在一起,白光LED的功能不僅是照明,還是很多行業的重要元件,白光LED的身影出現在電視、手機、汽車照明、高精度儀器等領域中,奠定了白光LED的良好發展態勢。  

2、白光LED存在的問題  

2.1白光質量有待提高,需規范改善參數設計  

所謂白光LED,需要對多種顏色進行調整,從而使其發出需要的白光,由此可知,多種顏色光的混合比例是非常重要的。為了保證白光的質量,通常采用一些參數進行評價,如色坐標、顯色指數等。若光的混合比例設計不當,或隨著使用芯片等器件的老化,LED的白光可能出現變化,達不到既定的設計要求,進而影響正常使用。但是事實上,由于對色溫、顯色指數的控制效果不佳,較容易出現LED白光不符合要求的現象。此外,由于白光LED多作照明光源,因而必須提高設計要求,保證設計的嚴謹性,進而控制好白光LED的發光質量。  

2.2光通量和發光效率有待提高,需設計大功率型芯片  

在發光效率方面,白光LED與白熾燈相比效率較高,但是其發光效率低于熒光燈、節能燈類光源;在光通量方面,白光LED光通量較少,遠遠低于白熾燈、熒光燈、節能燈。這些問題限制了白光LED使用范圍,因此要對白光LED進行改進。首先,要給予白光LED的芯片進行改進,設計大功率型的芯片,同時要保證芯片高質量、大尺寸,這樣才能提升內量子效率,進而增加發光功率。但是,發光功率增加,必然會帶來熱量增加問題,進而導致芯片老化加速,因而要深入研究光能和熱能的轉化問題。同時,由于白光LED多為多個LED燈泡組裝使用,所以也使LED熱量也會聚集在一起,因而必須要LED組裝的散熱問題,這樣才能既保證發光效率提高,有保障白光LED穩定性。  

2.3工作壽命有待提高,需提升加強產品可靠性  

雖然我國自主生產的白光LED壽命較長,但是與節能燈等相比差異不大,無法凸顯白光LED的優勢。理論上,白光LED的壽命應遠遠高于節能燈,但是LED實際工作中卻達不到應有的壽命。為此,我國LED研究者,要注意優化產品設計,提升白光LED的實際壽命。國外對白光LED老化機理的研究較多,可以為我國LED設計提供一些啟示。當前,我國LED產品趨向于大功率方向發展,老化問題也更加嚴重,因而老化機理研究也更加迫切。  

2.4熒光粉有待改善,需促進新產品  

雖然我國白光LED發展較快,但是受藍光芯片設計制造能力的制約,導致我國白光LED的產品只能占有中低端市場。在藍光芯片設計中,熒光粉是重要的發光物質,其作用是負責芯片發出藍光轉換成黃光,而我國藍光芯片的熒光粉發光效率并不高。因而,在推進芯片更新和優化的過程中,也要注意挑選更加穩定的熒光粉品質,以提高轉換效率。目前,紫外線激發的熒光粉受到國內外研究者的肯定,我國可以深入該方向進行研究,盡快開發出新的白光LED產品。  

3、結語  

白光LED作為重要的半導體科研成果,對我國照明行業的發展具有強大的推動作用,因而我國要提升芯片設計制造能力,推進LED產業走向高端化。同時,我國半導體科研人員,也要針對白光LED技術存在的問題,積極進行研究和探討,爭取盡快解決白光LED的問題,使我國LED技術成為世界LED產業中的領先者。

作者: 來源:廣東LED 點擊數: 發布時間:2015年07月29日
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