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白光LED发展现状及存在问题情况

  

LED出现较早,但是其快速发展需要追溯到上世纪末期,美国、日本、德国等国家竞相展开LED和半导体技术的研究,推进了LED快速的发展。1992年出现了GaAllnP黄色LED,1993年Nichia公司(日本),对LED的技术和材料进行了革新,奠定了现代LED的基础,促进了全彩化的诞生。如今,白光LED已经具有超高的亮度,其器件结构也发生了很大改变,LED的超高亮度和丰富色彩,促进其应用在社会各行业及产业中。  

1、白光LED现状  

上个世纪末期,GaAIInP四元系和GaN材料的成熟利用,带动了白光LED的快速发展,至本世纪初,白光LED已经突破了技术的束缚,拥有了各种各样的颜色,并实现了批量生产。此外,LED生产中引进有机物气相外延和分子束外延技术(MOCVD和MBE),使得LED的亮度和色彩饱和度得到了很大提升。MOCVD技术属于材料生长技术,可以生长成单原子层厚度的完整晶体,同时在材料生长中也利用了价制膜层厚度控制技术——MBE,实现了对芯片结构进行定向控制,可以批量生产出多量子阱等复杂的结构。如今LED已经拥有了不同的颜色,如GaAllnP红、绿光等,同时LED也具有了超高的亮度。近年来,响应低碳经济的号召,白光LED以高能效的优点成为了重要的光源,同时也吸引了半导体市场的注意力,因而出现了较多LED企业与半导体企业合作的案例,彻底改变了LED光源的生产模式。  

我国政府早在十多年前,就启动了“国家半导体照明工程”计划,开始深入的探索半导体照明技术。因而,我国白光LED产业开始引进高新技术,并积极探索争取攻破关键难点,尽快掌握核心技术。近十年来,我国白光LED已经实现了全彩化和超高亮度,并建立起了一个完整的LED产业。目前,白光LED已经覆盖社会各领域,白光LED已经与人们的生活紧密的联系在一起,白光LED的功能不仅是照明,还是很多行业的重要元件,白光LED的身影出现在电视、手机、汽车照明、高精度仪器等领域中,奠定了白光LED的良好发展态势。  

2、白光LED存在的问题  

2.1白光质量有待提高,需规范改善参数设计  

所谓白光LED,需要对多种颜色进行调整,从而使其发出需要的白光,由此可知,多种颜色光的混合比例是非常重要的。为了保证白光的质量,通常采用一些参数进行评价,如色坐标、显色指数等。若光的混合比例设计不当,或随着使用芯片等器件的老化,LED的白光可能出现变化,达不到既定的设计要求,进而影响正常使用。但是事实上,由于对色温、显色指数的控制效果不佳,较容易出现LED白光不符合要求的现象。此外,由于白光LED多作照明光源,因而必须提高设计要求,保证设计的严谨性,进而控制好白光LED的发光质量。  

2.2光通量和发光效率有待提高,需设计大功率型芯片  

在发光效率方面,白光LED与白炽灯相比效率较高,但是其发光效率低于荧光灯、节能灯类光源;在光通量方面,白光LED光通量较少,远远低于白炽灯、荧光灯、节能灯。这些问题限制了白光LED使用范围,因此要对白光LED进行改进。首先,要给予白光LED的芯片进行改进,设计大功率型的芯片,同时要保证芯片高质量、大尺寸,这样才能提升内量子效率,进而增加发光功率。但是,发光功率增加,必然会带来热量增加问题,进而导致芯片老化加速,因而要深入研究光能和热能的转化问题。同时,由于白光LED多为多个LED灯泡组装使用,所以也使LED热量也会聚集在一起,因而必须要LED组装的散热问题,这样才能既保证发光效率提高,有保障白光LED稳定性。  

2.3工作寿命有待提高,需提升加强产品可靠性  

虽然我国自主生产的白光LED寿命较长,但是与节能灯等相比差异不大,无法凸显白光LED的优势。理论上,白光LED的寿命应远远高于节能灯,但是LED实际工作中却达不到应有的寿命。为此,我国LED研究者,要注意优化产品设计,提升白光LED的实际寿命。国外对白光LED老化机理的研究较多,可以为我国LED设计提供一些启示。当前,我国LED产品趋向于大功率方向发展,老化问题也更加严重,因而老化机理研究也更加迫切。  

2.4荧光粉有待改善,需促进新产品  

虽然我国白光LED发展较快,但是受蓝光芯片设计制造能力的制约,导致我国白光LED的产品只能占有中低端市场。在蓝光芯片设计中,荧光粉是重要的发光物质,其作用是负责芯片发出蓝光转换成黄光,而我国蓝光芯片的荧光粉发光效率并不高。因而,在推进芯片更新和优化的过程中,也要注意挑选更加稳定的荧光粉品质,以提高转换效率。目前,紫外线激发的荧光粉受到国内外研究者的肯定,我国可以深入该方向进行研究,尽快开发出新的白光LED产品。  

3、结语  

白光LED作为重要的半导体科研成果,对我国照明行业的发展具有强大的推动作用,因而我国要提升芯片设计制造能力,推进LED产业走向高端化。同时,我国半导体科研人员,也要针对白光LED技术存在的问题,积极进行研究和探讨,争取尽快解决白光LED的问题,使我国LED技术成为世界LED产业中的领先者。

作者: 来源:广东LED 点击数: 发布时间:2015年07月29日
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