臺突破白光LED封裝效率極限 提升節能照明

2014-12-30 08:56:04 [編輯：florawu]

白光LED因發光效率的不斷提升、價格持續降低，與被證明其藍光問題不比傳統光源來得嚴重等各項利多之下，正快速地應用於日常生活之中。在全面禁用白熾燈泡、改用節能LED路燈多項措施推波助瀾下，未來數年將必成為室內外最主要的照明光源。雖然LED應用的不斷推進，但其發光效率的極限一直是國際間的一個疑問，而其中與光色息息相關的封裝技術，即扮演著非常重要的角色。

臺灣地區中央大學固態照明團隊集結數位專精於光電熱色的國內外專家，歷經三年的研究，於今年展現一項重要的研究成果，即探討出白光LED封裝效率的極限。該論文已在11月刊登於「固態照明期刊」中，短短三周即成為單月點閱率最高的原創性論文，也是該刊物在創刊元年的代表性論文，並已在短時間中連獲二項學術論文獎。

研究團隊負責人、中央大學光電中心主任孫慶成表示，該研究因與白光LED的螢光粉配方、封裝幾何結構與藍光晶片皆有很大的關聯性，系統整合的複雜度極高，因此國際上能夠深入研究的團隊並不多見。為求精準地掌握封裝效率的極限，研究團隊以自行發展多年，具國際領先的螢光粉光學模型來進行精確而系統化的模擬與分析，同時以實驗進行六種主要封裝結構的量測與比較，發現封裝結構與螢光粉配方的有效搭配，才是提高封裝效率的重要因素。

研究團隊發現在一般的黃色螢光粉下，進行優化螢光粉與封裝結構結合後的封裝效率，在理論上其極限約可達75％以上，相較於一般市面上的白光LED產品，其封裝效率普遍落在55％以下，顯見仍有極大的提升空間。研究團隊在不影響色彩的表現下，依據模擬結果來調整螢光粉配方與封裝幾何結構，經實際實驗量測下，獲得接近70%的封裝效率表現，相當逼近理論極限的值，在目前已揭露的文獻中具領先指標。

負責色彩表現的光電系教授楊宗勳表示，該研究除揭露封裝效率的模組極限之外，也進一步推演出白光LED的系統發光效率極限。重要的是LED發光效率與色彩表現關連度極高，國際上有一些誇大的發光效率報導，部份即是建立在犧牲色彩表現的前提，將無法實際應用於一般照明。同時，色彩表現較好的白光LED，雖然發光效率可能稍低，但是因為應用範圍更廣，才是值得技術投資的方向。

擔任熱學研究的光電系教授鍾德元進一步表示，研究團隊也發現螢光粉具有獨特的溫度分布，正積極取得精準的溫度場域實驗數據，將有助於高功率白光LED封裝結構的排熱優化設計。

孫慶成表示，研究團隊根據上述的研究成果，已開發出一種新型的封裝結構，具有實踐封裝效率理論極限的可能性，同時亦能夠在高功率與高演色性的雙螢光粉封裝時，展現更高的封裝效率，取得更好的節能效果。這項已獲得臺美專利的新技術，目前已有二家上市公司進行技轉合作，另有一家國際著名企業正在洽談直接應用在其現有暢銷的光電產品中；參與研究的學生，也被國內相關廠商高薪網羅，產學表現優異。