白光LED現(xiàn)狀與存在的問題思考
文章來源:恒光電器
發(fā)布時(shí)間:2015-07-27
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LED 出現(xiàn)較早，但是其快速發(fā)展需要追溯到上世紀(jì)末期，美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家競(jìng)相展開LED 和半導(dǎo)體技術(shù)的研究，推進(jìn)了LED 快速的發(fā)展。
1992 年出現(xiàn)了GaAllnP 黃色LED，1993 年Nichia 公司（日本），對(duì)LED 的技術(shù)和材料進(jìn)行了革新，奠定了現(xiàn)代LED 的基礎(chǔ)，LED燈管，促進(jìn)了全彩化的誕生。如今，白光LED 已經(jīng)具有超高的亮度，其器件結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大改變，LED 的超高亮度和豐富色彩，促進(jìn)其應(yīng)用在社會(huì)各行業(yè)及產(chǎn)業(yè)中。
1、 白光LED 現(xiàn)狀
上個(gè)世紀(jì)末期， led室內(nèi)照明，GaAIInP 四元系和GaN 材料的成熟利用，帶動(dòng)了白光LED 的快速發(fā)展，至本世紀(jì)初，白光LED 已經(jīng)突破了技術(shù)的束縛，擁有了各種各樣的顏色，并實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)。此外，LED 生產(chǎn)中引進(jìn)有機(jī)物氣相外延和分子束外延技術(shù)(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(shù)屬于材料生長(zhǎng)技術(shù)，可以生長(zhǎng)成單原子層厚度的完整晶體，同時(shí)在材料生長(zhǎng)中也利用了價(jià)制膜層厚度控制技術(shù)——MBE，實(shí)現(xiàn)了對(duì)芯片結(jié)構(gòu)進(jìn)行定向控制，可以批量生產(chǎn)出多量子阱等復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。如今LED 已經(jīng)擁有了不同的顏色，如GaAllnP 紅、綠光等，同時(shí)LED 也具有了超高的亮度。近年來，響應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)的號(hào)召，白光LED 以高能效的優(yōu)點(diǎn)成為了重要的光源，同時(shí)也吸引了半導(dǎo)體市場(chǎng)的注意力，因而出現(xiàn)了較多LED 企業(yè)與半導(dǎo)體企業(yè)合作的案例， led亮化工程公司，徹底改變了LED 光源的生產(chǎn)模式。
我國(guó)政府早在十多年前， LED置換工程，就啟動(dòng)了“國(guó)家半導(dǎo)體照明工程”計(jì)劃, 開始深入的探索半導(dǎo)體照明技術(shù)。因而，我國(guó)白光LED產(chǎn)業(yè)開始引進(jìn)高新技術(shù)，并積極探索爭(zhēng)取攻破關(guān)鍵難點(diǎn)，盡快掌握核心技術(shù)。近十年來，我國(guó)白光LED 已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全彩化和超高亮度，并建立起了一個(gè)完整的LED 產(chǎn)業(yè)。目前，白光LED已經(jīng)覆蓋社會(huì)各領(lǐng)域，白光LED 已經(jīng)與人們的生活緊密的聯(lián)系在一起，白光LED的功能不僅是照明，電工照明，還是很多行業(yè)的重要元件，白光LED 的身影出現(xiàn)在電視、手機(jī)、汽車照明、高精度儀器等領(lǐng)域中，奠定了白光LED 的良好發(fā)展態(tài)勢(shì)。
2、 白光LED 存在的問題
2.1 白光質(zhì)量有待提高，需規(guī)范改善參數(shù)設(shè)計(jì)
所謂白光LED，需要對(duì)多種顏色進(jìn)行調(diào)整，從而使其發(fā)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(zhì)量，通常采用一些參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，如色坐標(biāo)、顯色指數(shù)等。若光的混合比例設(shè)計(jì)不當(dāng)，或隨著使用芯片等器件的老化，LED 的白光可能出現(xiàn)變化，達(dá)不到既定的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而影響正常使用。但是事實(shí)上，由于對(duì)色溫、顯色指數(shù)的控制效果不佳，較容易出現(xiàn)LED 白光不符合要求的現(xiàn)象。此外，由于白光LED 多作照明光源，因而必須提高設(shè)計(jì)要求，保證設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性，進(jìn)而控制好白光LED 的發(fā)光質(zhì)量。
2.2 光通量和發(fā)光效率有待提高，需設(shè)計(jì)大功率型芯片
在發(fā)光效率方面，白光LED 與白熾燈相比效率較高，但是其發(fā)光效率低于熒光燈、節(jié)能燈類光源；在光通量方面，綠色照明，白光LED 光通量較少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于白熾燈、熒光燈、節(jié)能燈。這些問題限制了白光LED 使用范圍，因此要對(duì)白光LED 進(jìn)行改進(jìn)。首先，要給予白光LED 的芯片進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)大功率型的芯片，同時(shí)要保證芯片高質(zhì)量、大尺寸，這樣才能提升內(nèi)量子效率，進(jìn)而增加發(fā)光功率。但是，發(fā)光功率增加，必然會(huì)帶來熱量增加問題，進(jìn)而導(dǎo)致芯片老化加速, 因而要深入研究光能和熱能的轉(zhuǎn)化問題。同時(shí)，LED天花燈，由于白光LED 多為多個(gè)LED 燈泡組裝使用，所以也使LED 熱量也會(huì)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(fā)光效率提高，有保障白光LED穩(wěn)定性。
2.3 工作壽命有待提高, 需提升加強(qiáng)產(chǎn)品可靠性
雖然我國(guó)自主生產(chǎn)的白光LED 壽命較長(zhǎng)，照明資質(zhì)，但是與節(jié)能燈等相比差異不大，無法凸顯白光LED 的優(yōu)勢(shì)。理論上，白光LED的壽命應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于節(jié)能燈，但是LED 實(shí)際工作中卻達(dá)不到應(yīng)有的壽命。為此，我國(guó)LED 研究者，要注意優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，技術(shù)資訊，提升白光LED 的實(shí)際壽命。國(guó)外對(duì)白光LED 老化機(jī)理的研究較多，可以為我國(guó)LED 設(shè)計(jì)提供一些啟示。當(dāng)前，LED照明企業(yè)，我國(guó)LED 產(chǎn)品趨向于大功率方向發(fā)展，老化問題也更加嚴(yán)重，家用照明，因而老化機(jī)理研究也更加迫切。
2.4 熒光粉有待改善, 需促進(jìn)新產(chǎn)品
雖然我國(guó)白光LED 發(fā)展較快，LED照明品牌，但是受藍(lán)光芯片設(shè)計(jì)制造能力的制約，設(shè)計(jì)，導(dǎo)致我國(guó)白光LED 的產(chǎn)品只能占有中低端市場(chǎng)。在藍(lán)光芯片設(shè)計(jì)中，熒光粉是重要的發(fā)光物質(zhì)，其作用是負(fù)責(zé)芯片發(fā)出藍(lán)光轉(zhuǎn)換成黃光, 而我國(guó)藍(lán)光芯片的熒光粉發(fā)光效率并不高。因而，LED筒燈，在推進(jìn)芯片更新和優(yōu)化的過程中，也要注意挑選更加穩(wěn)定的熒光粉品質(zhì)，以提高轉(zhuǎn)換效率。目前，恒光電器,照亮您的生活，紫外線激發(fā)的熒光粉受到國(guó)內(nèi)外研究者的肯定，我國(guó)可以深入該方向進(jìn)行研究，盡快開發(fā)出新的白光LED 產(chǎn)品。
3 、結(jié)語
白光LED 作為重要的半導(dǎo)體科研成果，對(duì)我國(guó)照明行業(yè)的發(fā)展具有強(qiáng)大的推動(dòng)作用，因而我國(guó)要提升芯片設(shè)計(jì)制造能力，推進(jìn)LED 產(chǎn)業(yè)走向高端化。同時(shí)，我國(guó)半導(dǎo)體科研人員，也要針對(duì)白光LED 技術(shù)存在的問題，積極進(jìn)行研究和探討，爭(zhēng)取盡快解決白光LED 的問題，使我國(guó)LED 技術(shù)成為世界LED 產(chǎn)業(yè)中的領(lǐng)先者。
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