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),,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,,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,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,,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,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,,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),,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),,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),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,,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,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,但是受藍(lán)光芯片設(shè)計(jì)制造能力的制約,,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,,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,,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。