LED照明的崛起(一)：看日企如何将LED技术发挥到极致

2014-07-22 00:04

　　多色LED达到400lm/W

　　科锐公司的技术还存在“谜团”。该公司2014年3月发布了发光效率为303lm/W的白色LED，这个效率超过了以往的白色LED技术的发光效率理论极限（图4（a））。对此很多观点认为，“应该是采用了与蓝色LED和黄色荧光材料的组合不同的技术”（某LED技术人员）。

　　图4：改变技术的话，理论极限将超过400lm/W

　　以不同方式实现的白色LED的发光效率理论极限。在以往的组合蓝色LED和YAG荧光材料的方法中，294lm/W就是极限了，而在组合RGB或者在RGB中添加琥珀色的RGBA发光LED中，理论发光效率可达到400lm/W左右。（图由《日经电子》根据美国标准技术研究所（NIST）的资料制作）

　　实际上，如果采用构造与以往的白色LED不同的技术，发光效率的理论极限要高得多。若不使用荧光材料，而是组合以红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）分别发光的LED来形成白色光，还有望实现409lm/W的超高发光效率（图4（b））。

　　绿色LED发光效率低

　　利用多色LED形成白色光的想法以前就有。但输给了日亚化学工业的技术。主要有两点原因。第一，多色方式要想维持白色，需要根据各色LED发光状态的时间变化来控制各LED的驱动电流。

　　第二，与红色和蓝色LED相比，绿色LED的发光效率太低（图5）。绿色LED是在GaN中添加铟（In），增加发光波长实现的。但生长晶体时非常难控制In的组成比，无法制作高品质晶体。

　　图5：RGB和RGBA方式的关键在于提高绿色发光的效率

　　以RGB等各色发光的LED目前的外部量子效率。紫色和蓝色发光的LED利用InGaN系、黄色和红色发光的LED利用AlGaInP系半导体制作。一直到最近，绿色发光LED在哪种组合的LED中都难以实现高发光效率。（图：名古屋大学天野研究室）

　　调色功能成为LED照明的轴心

　　不过，最近出现了重新挑战这种多色LED方式的企业，这就是荷兰皇家飞利浦。该公司采用多色LED方式，于2013年4月开发出了发光效率为200lm/W的直管型LED灯“TLED”。针对存在课题的绿色发光改进了方法，确保了所需的发光效率。这是通过组合蓝色LED与自主开发的高效率绿色荧光材料实现的（图6）。