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南昌大学副校长:多基色LED合成照明产业时代即将来临 / 2017-11-14

摘要: LED是一种把电能直接转化为光能的半导体元器件。1962年,通用电气的Holonyak发明了红光LED,经过54年的发展,如今红橙黄绿青蓝紫七彩LED光全都实现了产业化和商品化,人工已经可以造就五彩缤纷的新视觉。在日前召开的第十五届全国LED产业发展与技术研讨会暨2016全国LED显示应用技术交流及产业发展研讨会上,南昌大学副校长江风益提出,多基色LED合成照明产业时代即将来临....

“LED是一种把电能直接转化为光能的半导体元器件。1962年,通用电气的Holonyak发明了红光LED,经过54年的发展,如今红橙黄绿青蓝紫七彩LED光全都实现了产业化和商品化,人工已经可以造就五彩缤纷的新视觉。”在日前召开的第十五届全国LED产业发展与技术研讨会暨2016全国LED显示应用技术交流及产业发展研讨会上,南昌大学副校长江风益提出,多基色LED合成照明产业时代即将来临。

江风益表示,正如Holonyak在4年前所说,LED尚处在婴儿期。现有的LED照明技术方案是采用蓝光+荧光粉的方式来实现的,光效和品质难以协调,流明效率较高,已经达到150lm/W,但是蓝光占比过大,青光缺失,红光不足。

江风益认为,LED照明技术还有很大的发展空间。新一代LED照明技术将采用多基色LED合成的解决方案,用红、黄、绿、青、蓝光直接合成白光,无需荧光粉。具体来看,当蓝、青、绿、黄、红光的光效分别达到70%、55%、45%、25%、55%时,即可达到显色指数97.8、色温3000K、光效136lm/W的令人满意的结果。

从2015年的数据来看,可见光LED的功率效率分别为:蓝光65%、绿光35%、黄光10%、红光52%。由此可见,多基色LED合成的难点主要在于黄光效率的提升,而造成“黄光鸿沟”的难题是AlGaInN和AlGaInP的黄光光效都很低。近年来,国内外的科研力量一直在积极探索如何提高黄光的光效,南昌大学也从2015年开始用自制MOCVD设备研发黄光LED生长技术。

据江风益介绍,南昌大学的硅衬底LED技术获得了2015年度国家技术发明奖一等奖,是除了美国碳化硅技术、日本蓝宝石技术的第三条蓝光LED技术路线。运用该技术路线,南昌大学通过外延工艺控制V坑结构,将位错密度高的缺点变成优点,获得良好的器件性能。

实际上,如果将硅衬底LED制作成传统结构,会因硅衬底吸光和电极挡光而使LED出光效率很低。但是通过衬底转移技术和互补电极结构,使N电极正下方没有电流通过而迫使该区域不发光,解决了电极挡光的问题;设计了反射镜,解决了衬底吸光问题。同时,硅衬底LED为单面出光,光线更容易管控。

江风益说,经过一系列努力,南昌大学已经实现了22.7%的黄光LED发光效率。未来5年,将继续努力实现25%的目标。随着“黄光鸿沟”的显著缓解,多基色LED合成照明产业即将来临,将在高品质照明、智能照明和可见光通讯等方面获得良好的发展前景。

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