固态照明光源:白光LED的现状和未来二

王朝厨房·作者佚名  2007-01-04
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我们来看看这三个途径。

第一个途径三色LED合成白光综合性能最好,在高显色指数下,流明效率有可能高达200lm/W,要解决的主要技术难题是提高绿光LED的电光转换效率,目前只有13%左右,同时成本高。

第二个途径,LED激发荧光粉形成白光是一条综合性能适中、成本较低、近期内可能实现化的途径,尤其是蓝光LED(460纳米)和黄红粉结合具竞争力,但流明效率难以达到长远目标值,紫外LED(360纳米)和技术较未成熟的红率蓝粉结合也是一条较易实现的。

固态白光最新进展,最新研制的蓝光LED和荧光粉构成的固态白光器件:到今年为止国际上做的最好的就是碳化硅,它的流明效率可以做到75lm/W。还有是蓝宝石做衬底,这个价格较便宜,流明效率可以做到每瓦61.4lm。

LED研究进展,研究目的:实现高效率、高功率、长寿命器件。技术难题:降低缺陷密度、改善欧姆接触、电场均匀性、提高光引出率、降低温升等。主要措施:侧向生长、匹配衬底、封装技术改进等。主要进展:蓝光外量子效率:36-39%。

从芯片来说,衬底材料,一个是芯片外延技术,还有是LED器件的制作。现在这几方面都取得了比较大的进展。在蓝宝石上,因为它的衬底不匹配,所以采取了侧向外延的技术,最后性能取得了比较大的改进。

在蓝博士上LED的性能,尽管采取了很多措施,但还是不如在碳化硅上做的不光是蓝宝石也好或者是碳化硅也好,都是不匹配的,匹配的工艺做起来难度比较大。大家看这个图,这是在氮化铝这个衬底上做的结果,所用衬底材料分别为AlN晶体和SiC晶体以及GaN和蓝宝石,分别在其上制作多量子井紫外发光器件。

芯片研究的进展结果: 1、基于蓝宝石衬底的蓝、绿、紫及紫外LED目前所获得的最佳性能是在采取侧向生长等技术的基础上取得的,目的在于减小位错密度,蓝、紫器件的外量子效率约40%,而绿、紫外器件约15%,离目标值分别相差2-6倍,基于该芯片的白光性能改进主要依赖于荧光粉和封装技术的改进。

2、由于碳化硅上所做的器件具有更小的位错密度,基于该衬底的各色光LED性能仍优于上述蓝宝石衬底侧向生长的LED性能,但由于该衬底材料较蓝宝石贵7-10倍,有关性能优化的研究工作做的相对较少,也许还有较大的潜力可挖。但是碳化硅的价钱比较贵,买这个东西的投资太大了。

3、分别用碳化硅和氧化铝以及GaN和蓝宝石作为衬底材料所做的发光期间对比实验表明,它们的紫外发光特性具有数量级的差别,说明基于匹配衬底所做的低缺陷密度LED有可能获得最佳的发光性能。(包括流明效率和单管产生的数据)。

荧光粉研究的情况,和芯片情况来比较说的话,不可做调整的荧光粉,黄分量子效率已提高至7%,红色还继续我们继续来做。用溶胶凝胶法将厚度为2纳米的二氧化硅包裹在直径为数10纳米的Zes荧光粉粒外面。

封装技术研究进展,对功率型LED封装的技术要求,1、尽可能实现良好的混色效果;2、尽可能提高光输出效率;3、尽可能降低器件的温度。倒封优点--导电好,电场均匀,散热好,有利于提高单管光功率输出。

这一张是我们前几天在大连开会的时候做的演示,发光效率达到100lm/W,单只LED的光通量达到100lm,可靠性2万小时,成本是0.02元/lm在这个情况之下就可以走向市场。

各个国家都有照明发展计划。这是美国的固体照明发展计划,到2020年每W是200lm,和白炽灯、日光灯都有比较。 我国现在在大连、上海、南昌、厦门都有基地。

现在存在的问题:1、效率低,尚未达到和超过荧光灯的水平;2、价格高,目前难于在照明领域推广。3、有一系列理论、技术和工艺问题亟待解决。信息来源:中国半导体照明网

 
 
 
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