LED出現較早,但是其快速發展需要追溯到上世紀末期,美國、日本、德國等國家競相展開LED和半導體技術的研究,推進了LED快速的發展。1992年出現了GaAllnP黃色LED,1993年Nichia公司(日本),對LED的技術和材料進行了革新,奠定了現代LED的基礎,促進了全彩化的誕生。如今,白光LED已經具有超高的亮度,其器件結構也發生了很大改變,LED的超高亮度和豐富色彩,促進其應用在社會各行業及產業中。
1、白光LED現狀
上個世紀末期,GaAIInP四元系和GaN材料的成熟利用,帶動了白光LED的快速發展,至本世紀初,白光LED已經突破了技術的束縛,擁有了各種各樣的顏色,並實現了批量生產。此外,LED生產中引進有機物氣相外延和分子束外延技術(MOCVD和MBE),使得LED的亮度和色彩飽和度得到了很大提升。MOCVD技術屬於材料生長技術,可以生長成單原子層厚度的完整晶體,同時在材料生長中也利用了價制膜層厚度控制技術——MBE,實現了對晶片結構進行定向控制,可以批量生產出多量子阱等複雜的結構。如今LED已經擁有了不同的顏色,如GaAllnP紅、綠光等,同時LED也具有了超高的亮度。近年來,響應低碳經濟的號召,白光LED以高能效的優點成為了重要的光源,同時也吸引了半導體市場的注意力,因而出現了較多LED企業與半導體企業合作的案例,徹底改變了LED光源的生產模式。
我國政府早在十多年前,就啟動了「國家半導體照明工程」計劃,開始深入的探索半導體照明技術。因而,我國白光LED產業開始引進高新技術,並積極探索爭取攻破關鍵難點,儘快掌握核心技術。近十年來,我國白光LED已經實現了全彩化和超高亮度,並建立起了一個完整的LED產業。目前,白光LED已經覆蓋社會各領域,白光LED已經與人們的生活緊密的聯繫在一起,白光LED的功能不僅是照明,還是很多行業的重要元件,白光LED的身影出現在電視、手機、汽車照明、高精度儀器等領域中,奠定了白光LED的良好發展態勢。
2、白光LED存在的問題
2.1白光質量有待提高,需規範改善參數設計
所謂白光LED,需要對多種顏色進行調整,從而使其發出需要的白光,由此可知,多種顏色光的混合比例是非常重要的。為了保證白光的質量,通常採用一些參數進行評價,如色坐標、顯色指數等。若光的混合比例設計不當,或隨著使用晶片等器件的老化,LED的白光可能出現變化,達不到既定的設計要求,進而影響正常使用。但是事實上,由於對色溫、顯色指數的控制效果不佳,較容易出現LED白光不符合要求的現象。此外,由於白光LED多作照明光源,因而必須提高設計要求,保證設計的嚴謹性,進而控制好白光LED的發光質量。
2.2光通量和發光效率有待提高,需設計大功率型晶片
在發光效率方面,白光LED與白熾燈相比效率較高,但是其發光效率低於螢光燈、節能燈類光源;在光通量方面,白光LED光通量較少,遠遠低於白熾燈、螢光燈、節能燈。這些問題限制了白光LED使用範圍,因此要對白光LED進行改進。首先,要給予白光LED的晶片進行改進,設計大功率型的晶片,同時要保證晶片高質量、大尺寸,這樣才能提升內量子效率,進而增加發光功率。但是,發光功率增加,必然會帶來熱量增加問題,進而導致晶片老化加速,因而要深入研究光能和熱能的轉化問題。同時,由於白光LED多為多個LED燈泡組裝使用,所以也使LED熱量也會聚集在一起,因而必須要LED組裝的散熱問題,這樣才能既保證發光效率提高,有保障白光LED穩定性。