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LED照亮全部:完成200lmW以上的发光功率和高易用性

来源:http://www.hnyuekan.com 编辑:d88尊龙 时间:2018/08/05

  LED照亮全部:完成200lmW以上的发光功率和高易用性

   为完成200lm/W以上的发光效率,白色led正不断进行改善。不过,白色LED所必需具有的特性现已不仅仅是发光功率了。在白色LED遍及的进程中,温度稳定性及显色指数等可以摆开差异的要素越来越多。

  发光功率正以年均15%的速度稳步进步,很快就会到达200lm/W……白色LED发光功率的进步会继续到何时,又会到达何种程度呢?

  实际上,研制水平上的发光功率现已几近极限(图1)。有观念以为,组合运用可以取得最高发光功率的蓝色LED和黄色荧光资料等的白色LED,其极限是260lm/W左右。而现在在研制水平上现已超越200lm/W,增加空间所剩无几。“毫无疑问,经过技能创新来进步功率的速度将越来越缓慢”(欧司朗日本)。许多相关人士以为,2020年之前,白色LED的发光功率将到达极点。不过,数年后,白色LED产品的发光功率仍是证明LED厂商实力所不可或缺的目标。由于,现有产品的发光功率与极限值比较,还有近两倍的距离。

  

  

图1:行将到达极限
白色LED的发光功率极限被以为是在260lm/W左右。

  
需求留意的是,在白色LED的用处不断扩大的一起,“发光功率至上主义”的情况正在逐步分裂。发光功率的凹凸表现了动力运用功率的凹凸,一起仍是下降单位亮度单价的(日元/lm)的重要目标。不过,在白色LED被广泛用于各种用处的今日,单凭发光功率现已无法判别是否能满意产品厂商等白色LED用户的要求了。往后,这种倾向将进一步增强。

  在这种情况下,LED厂商在开发可完成200lm/W以上发光功率的技能的一起,还将加快开发白色LED的其他特色。下面来看一下白色LED开发方面的最新动向。

   内部量子功率等尚有进步的空间

  关于进步发光功率,以为蓝色LED芯片和荧光资料尚有改善地步的LED厂商有许多(图2(a))。

  

  

图2:完成200lm/W以上发光功率的要点

  


往后,要想将发光功率进步到200lm/W以上,有必要改善蓝色LED芯片内的内部量子功率和荧光资料的波长变换功率。(图(b)由本站依据飞利浦流明的资料制造)

  输入到白色LED的电力变换为光后输出到外部的进程如下:①向蓝色LED芯片输入电力,宣告蓝光;②经过荧光资料将部分蓝光的波长变换为长波长的可见光;③蓝光和进行过波长变换的光混合后成为白色光输出到封装外部。要想进步发光功率,就有必要削减各个环节中的能量丢失。

   每个环节需求以下技能:①下降电阻丢失、在发光层改善电子发生光子的内部量子功率、进步将光子输出到蓝色LED芯片外的光提取功率;②改善波长变换功率;③进步向封装外输出白光的光提取功率,等等。迄今为止各厂商现已提出多种改善办法,并取得了明显效果。

  例如,电阻丢失的目标——白色LED的正向电压较本来大幅下降。照明用处常用的1W产品,其正向电压曾经挨近4V,而现在现已降至2.9~3V左右(图3)。从蓝色光的能量(2.75eV)来看,曾经输入功率的20~30%多会因电阻丢失,而现在只丢失5%左右。光提取功率也大幅进步,其间最高的产品为70%左右,在研制水平到达了90%。

  

正向电压根本鄙人限值

  

图3:正向电压根本鄙人限值

  


日亚化学工业面向照明用处供货的输入功率为1W的白色LED,其正向电压近年来大幅下降。2011年的新产品为3V,现已适当挨近正向电压的下限值(2.75V)。下限值与正向电压的差会发生无助于发光的能量丢失。
要想完成200lm/W以上的发光功率,在施行上述一切改善办法的基础上,还需求全体进步①的内部量子功率和②的波长变换功率。由于这二者的进步空间相对较大。比方,内部量子功率现在为50~70%的水平。美国飞利浦流明(Philips Lumileds Lighting)宣告,将完成使每枚LED芯片具有1000lm的高输出以及高功率的白色LED,由此内部量子功率需求进步至80%以上(图2(b))。

  结晶质量和发光层结构存在改善地步

  内部量子功率和波长变换功率将会怎么改善呢?内部量子功率方面,需求改善发光层资料——GaN系半导体外延结晶的结晶质量和发光层结构;波长变换功率方面,需求改善荧光资料资料并开发新资料。【一周新闻热点】一大波财报来袭。这些行动均从白色LED问世时起就一向在进行。

  除此之外,还具有将GaN系结晶的结晶面由现在的极性面变为非极性面,然后大幅进步内部量子功率的办法。该办法此前一向处于研制阶段,不过最近已开端向实用阶段跨进。例如,韩国首尔半导体(Seoul Semiconductor)方案2011年末开端样品供货,三菱化学方案最早在2012年完成实用化。首尔半导体表明,经过进步内部量子功率,有望将发光功率较现有产品进步40~70%。