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如何让LED光源在照明领域发挥更大作用

2012-08-08 10:01
铁马老言
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  半导体照明光源(这里主要指的是LED光源)现已经批量进入照明领域,但还是出现了不少问题,主要是能效、可靠性、光色质量以及成本等问题。有关能效和光色质量所涉及的内容很丰富,比如视觉舒适度、智能化调光控制等,在此我们暂不描述。本文将讨论急需解决的主要技术问题,归结为"三高一低",即高光效、高显色性、高可靠和低成本的技术问题,实现低成本其实质上也是技术问题。解决这四大技术问题,需要在半导体照明产业链各个环节上采取一系列措施,比如采用新技术、新结构、新工艺、新材料等,这里只提及应该采取的技术路线和方向,希望对LED企业的产品创新有所帮助。

  一、如何实现高光效

  半导体照明的光效,或者说能效,是节能效果的重要指标。目前LED器件光效产业化水平可达120~140lm/W,作成照明灯具总的能效可大于100lm/W。这还是不高,节能效果不明显,离半导体器件光效理论值250lm/W还有很大距离。真正要做到高光效,要从产业链各个环节上解决相关的技术问题,主要是提高内量子效率、外量子效率、封装出光效率和灯具效率,本文将针对外延、芯片,封装,灯具等几个环节要解决的技术问题探讨。

  1.提高内量子效率和外量子效率

  主要采取以下几点措施来提高内量子效率和外量子效率。

  (1)衬底表面粗化及非极性衬底

  采用纳米级图型衬底、"取向型"图型衬底或非极性、半极性衬底生长GaN,减少位错和缺陷密度及极性场影响,提高内量子效率。

  (2)广义同质衬底

  采用HVPE(氢化物液相外延)在Al2O3蓝宝石衬底上生长GaN,作为混合同质衬底GaN/Al2O3,在此基础上外延生长GaN,可极大地降低位错密度达106~107cm-2,并较大地提高内量子效率。日亚、Cree及我国北大均在研发之中。

  (3)改进量子阱结构

  控制In组分的变化方式和变化量、优化量子阱结构提高电子和空穴交叠几率,增加幅射复合几率以及调节非平衡载流子的输运等,提高内量子效率。

  (4)采用新结构的芯片

  采用新结构要求芯片六面出光,在芯片界面上采用新技术进行多种表面粗化方式,减少光子在芯片界面上反射几率,并增加表面透光率,以提高芯片的外量子效率。

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