当前位置:首页 > 显示光电 > 显示光电
[导读]为实现200lm/W以上的发光效率,白色led正不断进行改进。不过,白色LED所必需具备的特性已经不仅仅是发光效率了。在白色LED普及的过程中,温度稳定性及显色指数等能够拉开差异的因素越来越多。 发光效率正以年均15%

为实现200lm/W以上的发光效率,白色led正不断进行改进。不过,白色LED所必需具备的特性已经不仅仅是发光效率了。在白色LED普及的过程中,温度稳定性及显色指数等能够拉开差异的因素越来越多。

发光效率正以年均15%的速度稳步提高,很快就会达到200lm/W……白色LED发光效率的提高会持续到何时,又会达到何种程度呢?

实际上,研发水平上的发光效率已经几近极限(图1)。有观点认为,组合使用能够获得最高发光效率的蓝色LED和黄色荧光材料等的白色LED,其极限是260lm/W左右。而目前在研发水平上已经超过200lm/W,增长空间所剩无几。“毫无疑问,通过技术创新来提高效率的速度将越来越缓慢”(欧司朗日本)。很多相关人士认为,2020年之前,白色LED的发光效率将达到顶点。不过,数年后,白色LED产品的发光效率仍是证明LED厂商实力所不可或缺的指标。因为,现有产品的发光效率与极限值相比,还有近两倍的差距。

图1:即将达到极限
白色LED的发光效率极限被认为是在260lm/W左右。


需要注意的是,在白色LED的用途不断扩大的同时,“发光效率至上主义”的状况正在逐渐瓦解。发光效率的高低体现了能源使用效率的高低,同时还是降低单位亮度单价的(日元/lm)的重要指标。不过,在白色LED被广泛用于各种用途的今天,单凭发光效率已经无法判断是否能满足产品厂商等白色LED用户的要求了。今后,这种倾向将进一步增强。

在这种情况下,LED厂商在开发可实现200lm/W以上发光效率的技术的同时,还将加速开发白色LED的其他特点。下面来看一下白色LED开发方面的最新动向。

内部量子效率等尚有提高的空间

关于提高发光效率,认为蓝色LED芯片和荧光材料尚有改进余地的LED厂商有很多(图2(a))。

图2:实现200lm/W以上发光效率的重点



今后,要想将发光效率提高到200lm/W以上,必须改善蓝色LED芯片内的内部量子效率和荧光材料的波长转换效率。(图(b)由本站根据飞利浦流明的资料制作)

输入到白色LED的电力转换为光后输出到外部的过程如下:①向蓝色LED芯片输入电力,发出蓝光;②通过荧光材料将部分蓝光的波长转换为长波长的可见光;③蓝光和进行过波长转换的光混合后成为白色光输出到封装外部。要想提高发光效率,就必须减少各个环节中的能量损失。

每个环节需要以下技术:①降低电阻损失、在发光层改善电子产生光子的内部量子效率、提高将光子输出到蓝色LED芯片外的光提取效率;②改善波长转换效率;③提高向封装外输出白光的光提取效率,等等。迄今为止各厂商已经提出多种改进措施,并取得了显著成果。

例如,电阻损失的指标——白色LED的正向电压较原来大幅降低。照明用途常用的1W产品,其正向电压以前接近4V,而现在已经降至2.9~3V左右(图3)。从蓝色光的能量(2.75eV)来看,以前输入功率的20~30%多会因电阻丧失,而现在只损失5%左右。光提取效率也大幅提高,其中最高的产品为70%左右,在研发水平达到了90%。

正向电压基本在下限值

图3:正向电压基本在下限值



日亚化学工业面向照明用途供货的输入功率为1W的白色LED,其正向电压近年来大幅降低。2011年的新产品为3V,已经相当接近正向电压的下限值(2.75V)。下限值与正向电压的差会产生无助于发光的能量损失。

要想实现200lm/W以上的发光效率,在实施上述所有改进措施的基础上,还需要整体提高①的内部量子效率和②的波长转换效率。因为这二者的提高空间相对较大。比如,内部量子效率目前为50~70%的水平。美国飞利浦流明(Philips Lumileds Lighting)宣布,将实现使每枚LED芯片具备1000lm的高输出以及高效率的白色LED,由此内部量子效率需要提高至80%以上(图2(b))。

结晶品质和发光层构造存在改进余地

内部量子效率和波长转换效率将会如何改善呢?内部量子效率方面,需要改进发光层材料——GaN系半导体外延结晶的结晶品质和发光层构造;波长转换效率方面,需要改进荧光材料材料并开发新材料。这些举措均从白色LED面世时起就一直在进行。

除此之外,还具有将GaN系结晶的结晶面由目前的极性面变为非极性面,从而大幅提高内部量子效率的方法。该方法此前一直处于研发阶段,不过最近已开始向实用阶段迈进。例如,韩国首尔半导体(Seoul Semiconductor)计划2011年底开始样品供货,三菱化学计划最早在2012年实现实用化。首尔半导体表示,通过提高内部量子效率,有望将发光效率较现有产品提高40~70%。

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

9月2日消息,不造车的华为或将催生出更大的独角兽公司,随着阿维塔和赛力斯的入局,华为引望愈发显得引人瞩目。

关键字: 阿维塔 塞力斯 华为

加利福尼亚州圣克拉拉县2024年8月30日 /美通社/ -- 数字化转型技术解决方案公司Trianz今天宣布,该公司与Amazon Web Services (AWS)签订了...

关键字: AWS AN BSP 数字化

伦敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英国汽车技术公司SODA.Auto推出其旗舰产品SODA V,这是全球首款涵盖汽车工程师从创意到认证的所有需求的工具,可用于创建软件定义汽车。 SODA V工具的开发耗时1.5...

关键字: 汽车 人工智能 智能驱动 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越来越多用户希望企业业务能7×24不间断运行,同时企业却面临越来越多业务中断的风险,如企业系统复杂性的增加,频繁的功能更新和发布等。如何确保业务连续性,提升韧性,成...

关键字: 亚马逊 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,据媒体报道,腾讯和网易近期正在缩减他们对日本游戏市场的投资。

关键字: 腾讯 编码器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中国国际大数据产业博览会开幕式在贵阳举行,华为董事、质量流程IT总裁陶景文发表了演讲。

关键字: 华为 12nm EDA 半导体

8月28日消息,在2024中国国际大数据产业博览会上,华为常务董事、华为云CEO张平安发表演讲称,数字世界的话语权最终是由生态的繁荣决定的。

关键字: 华为 12nm 手机 卫星通信

要点: 有效应对环境变化,经营业绩稳中有升 落实提质增效举措,毛利润率延续升势 战略布局成效显著,战新业务引领增长 以科技创新为引领,提升企业核心竞争力 坚持高质量发展策略,塑强核心竞争优势...

关键字: 通信 BSP 电信运营商 数字经济

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央广播电视总台与中国电影电视技术学会联合牵头组建的NVI技术创新联盟在BIRTV2024超高清全产业链发展研讨会上宣布正式成立。 活动现场 NVI技术创新联...

关键字: VI 传输协议 音频 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日举办的2024年长三角生态绿色一体化发展示范区联合招商会上,软通动力信息技术(集团)股份有限公司(以下简称"软通动力")与长三角投资(上海)有限...

关键字: BSP 信息技术
关闭
关闭