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| 【視野】日本專家研討介紹LED最新技術(shù)進(jìn)展 |
| （時間:2010-11-29 10:30:35） |
在與創(chuàng)能及節(jié)能元件展會“Green Device 2010”同時進(jìn)行的研討會“Green Device論壇2010”上，舉行了照明用LED、OLED以及半導(dǎo)體激光器等固體光源技術(shù)研討會“新一代照明論壇”.固體光源領(lǐng)域的國內(nèi)外廠商從發(fā)光效率、亮度、壽命、顯色性、面光源化以及點光源化五點出發(fā)，介紹了最新進(jìn)展。
日本飛利浦流明公司（Philips LumiledsLighting）的神山博幸以白色LED的高效率化為中心，對相關(guān)技術(shù)的未來進(jìn)行了展望。據(jù)神山博幸介紹，按照普通白色LED發(fā)光效率的提高速度來看，將會在近幾年內(nèi)超過200lm/W.雖然燈泡色LED在發(fā)光效率方面遜色于普通的白色LED,但目前已經(jīng)達(dá)到90~100lm/W,不久就將超過200lm/W.今后，還需要在高電流密度下實現(xiàn)同樣級別的高效率。具體做法是減少電流密度越高反而發(fā)光效率越低的“衰退（Droop）”現(xiàn)象。
日本飛利浦流明為解決這一課題，正在改變白色LED及燈泡色LED的光源--藍(lán)色LED芯片的構(gòu)造。雖然具體細(xì)節(jié)沒有公布，但已經(jīng)在藍(lán)色LED芯片發(fā)光區(qū)域的量子井層和隔斷層的界面附近，采用了防止電子或者空穴蓄積的層構(gòu)造，使電子和空穴易于再次結(jié)合。這樣，1mm見方芯片的外部量子效率在通入350mA電流時可達(dá)65.5%,通入1A電流時的效率也可高達(dá)59%.
通過上述方法以及降低順向電壓技術(shù)等，希望將來在1mm見方芯片中電流密度為2A/mm2時的發(fā)光效率能夠達(dá)到150lm/W,光通量能夠達(dá)到1000lm.這就需要將內(nèi)部量子效率提高到80%（目前為53%），外部量子效率提高到72%（目前為47%），熒光體的轉(zhuǎn)換效率提高到252lm/Wopt（目前為228lm/Wopt）。
日本歐司朗光電半導(dǎo)體公司（OsramOpto Semiconductors GmbH）的MichaelSchmitt也介紹了降低衰退現(xiàn)象的高輸出功率白色LED技術(shù)。這是一項名為“UX:3”的將n電極設(shè)在LED內(nèi)部的技術(shù)。使電流在芯片內(nèi)部均勻地通過，從而控制電流密度，提高效率。另外，通過取消芯片表面的電極，使芯片內(nèi)部的光更容易向芯片外部放出。
該公司透露了向1mm見方的芯片通入電流時光輸出功率的特性。與隨著電流的增大光輸出功率呈線形上升的理想特性（沒有衰退現(xiàn)象）相比，通入電流在350mA~1A范圍時的光輸出功率比理想特性低15%左右。
有效散出芯片熱量，可靠性提高
在延長光源壽命方面，豐田合成的山口壽夫發(fā)表了演講。指出在用于照明等的高輸出功率白色LED方面，光源藍(lán)色LED芯片的散熱方法非常重要。作為應(yīng)用于該公司產(chǎn)品的散熱技術(shù)，首先在熱傳導(dǎo)率高的陶瓷基板上將藍(lán)色LED芯片進(jìn)行倒裝芯片封裝，把成為熱源的芯片發(fā)光層靠近陶瓷基板。然后，將LED芯片的電極與陶瓷基板的電極通過金錫（AuSn）焊料連接。金錫焊料的存在使LED芯片的熱量便于從電極散出。在可靠性試驗方面，即使經(jīng)過兩萬小時的使用，亮度也僅有5%左右的降低。在頻繁進(jìn)行白色LED的開燈、關(guān)燈時，流向LED芯片的熱壓也會減小，因此通過這種使用方法也可延長壽命。
豐田合成還介紹了該公司開發(fā)的采用玻璃材料封裝的白色LED.玻璃封裝的特點是，與采用樹脂封裝的普通白色LED相比可靠性更高（短波長的光不會變?nèi)酰�；線膨脹系數(shù)方面，由于LED芯片與封裝基板距離很近，不易產(chǎn)生由溫度變化引起的熱壓。該公司在開發(fā)中與住田光學(xué)玻璃進(jìn)行了合作。目前，計劃在采用小型芯片的部分產(chǎn)品中展開該技術(shù)，最新數(shù)據(jù)方面，通入20mA電流時的發(fā)光效率達(dá)到了104.9lm/W（現(xiàn)有規(guī)格為76.5lm/W）。首先將用于檢測設(shè)備以及內(nèi)視鏡等特殊用途的照明，將來還希望在更廣領(lǐng)域的照明中使用。
LED要想成為照明主角，不但要具有高能源效率、充分的亮度以及較長的壽命等，還要追求光線是否讓人感到舒適。從這一角度推進(jìn)白色LED開發(fā)的就是三菱化學(xué)。在“GreenDevice Forum 2010”上，三菱化學(xué)的折戶文夫介紹說，顯色性及色彩表現(xiàn)性等白色光的色調(diào)今后將越來越重要。
折戶認(rèn)為，僅用平均顯色性指數(shù)（Ra）來作為判斷白色LED演色性好壞的數(shù)值是不夠的。因為Ra中不包含對鮮紅色等高彩度顏色的演色性評價。對此，折戶強(qiáng)調(diào)了該公司將紅色熒光體CASN（CaAlSiN3;Eu2+）添加到白色LED熒光體中做法的好處。
折戶指出，想要進(jìn)一步提高顯色性時，可在近紫外LED上結(jié)合使用紅、綠、藍(lán)三種熒光體。三菱化學(xué)開發(fā)出了利用發(fā)光波長為405nm的近紫外LED的白色LED.雖然仍存在因斯托克斯效應(yīng)導(dǎo)致的效率下降、因發(fā)光波長短導(dǎo)致的封裝材料劣化等課題，但Ra超過了95,高彩度紅色的演色性（R9）超過了90.但白色LED的發(fā)光效率在色溫為2700K時還比較低，只有25lm/W.該公司今后將致力于發(fā)光效率的提高。
折戶在演講中提到了以15種飽和色作為色卡的演色性新評測基準(zhǔn)Color QualityScale（CQS），Ra雖低但CQS高的話，也可清晰看到照明下的物體，這種CQS目前正在接受CIE TechnicalCommittee的審議。
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