不得不看的LED照明技術8大趨勢+23大新材料技術發展

文章來源:恒光電器

發布時間:2015-09-25

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 我國半導體照明產業近幾年在產量、產值和技術指標等方面均取得突破性發展。2014年，我國半導體照明光源、燈具的產值為950億元，同比增長43.9%。其中，LED照明產品出口為90億美元，同比增長50%，LED照明滲透率為20%。2015年上半年，LED照明產品同比約增長23%左右，1～5月份出口為40.8億美元，與去年同期相當。

 

從全球半導體照明的最新動態來看，全球LED器件光效實驗室水平已超過300lm/w，產業化水平達到150lm/w以上，LED整燈光效實驗室水平達200lm/w。美國SSL計劃目標調整為器件光效產業化水平達250lm/w，LED整燈光效產業化水平達200lm/w。總之，LED照明產品的滲透率、光效等與理論值和目標值還有很大差距，恒光，技術上還需要有較大突破。

 

LED照明技術呈現八大趨勢

 

LED照明技術涉及面很廣， LED置換工程，是多學科技術與現代信息技術的結合，其發展呈現八大技術發展趨勢。

 

一是提高LED照明整燈的能效：LED整燈能效現階段由六部分組成：內量子效率、芯片取光效率、封裝效率、熒光粉激發效率、燈具效率和電源效率。在一定邊界條件下理論值是58%，目前較好的燈具能效也只有30%多，還有很大推進空間，上述六項均要達到90%以上才行，需要技術上有所突破。

 

二是提高LED光源的光色質量及顯色性表征值：提高LED光源的光色質量，要采用RGB多光譜組合，即多芯片組合或多基色熒光粉組合，LED照明企業，達到合理的LED光譜量分布SPD，還要控制主要的光色參數，如色容差、眩光、光電閃爍等。LED光源顯色性表征是個長期爭論的課題，LED光源可實現多光譜的靈活組合，采用任何一種參數的顯色性表征，都是有缺陷的，終極的表征可能是以光譜形式。還有專家提出采用色域指數（GAT）與CRI一起表征光對色彩的還原。

 

三是LED照明燈具創新技術：LED光源、燈具目前是LED照明產業的重中之重，技術上要加速燈具造型和控制功能的創新，具體是燈具外觀形狀創意、尺寸大小靈活、光量按需調節、光色靈活變化、安裝位置隨意等。

 

四是深入開展智能照明的研發及應用：智能照明的技術特點包括開放式、分布式、遙控遙測、兼容性、互動性等，是照明技術和信息技術的深度融合。在技術上涉及面廣， led亮化工程公司，國際資訊，關鍵技術有發光模組與驅動電源之間的界面整合等，目前亟須有統一的基礎標準，要根據實際需求進行研發推廣應用。

 

五是大力拓展LED照明應用領域：推廣在非視覺照明系統的應用，如醫療保健、生態農業、LED可見光通信以及紅外LED和紫外LED的應用，這方面內容豐富，應用技術正在快速發展中。LED顯示應用技術重點開發高清小間距顯示屏和高清可彎曲顯示器技術，實現高清LED電視和高清可折疊、可穿戴的顯示裝置。

 

六是窄光譜LED器件的研究：單個LED較窄光譜可實現組合LED光譜靈活性，可在LED顯示中實現更大的色域空間，是很大的應用領域，實現窄光譜LED器件的技術要從材料外延上有所突破。

 

七是白光LED器件將逐步轉向RGB組合方式：采用RGB組合白光理論上具有更高的光效，并方便燈具調光、調色、調顯色性等，家用照明，技術上要重點提升綠光LED光效，RGB組合有可能成為普通照明的主流。

 

八是天然光照明將是終極目標：隨著LED多光譜照明的發展，人們將更重視節能照明、健康照明和生態照明，采用類似太陽光照明將是最佳選擇，即天然光照明，利用LED技術可以實現，但要解決很多技術問題。

 

LED照明技術有很大發展空間， led室內照明，還需要進一步提高整燈的能效和光品質。在應用上積極推進燈具創新的同時，要不斷拓展應用領域，如智能照明、非視覺照明和高清顯示器；在技術上要實現終極目標，裝修照明，即天然光照明，為人們提供節能、健康、舒適的照明環境。

 

納米級發光新材料技術發展動態

 

現階段三類納米級發光新材料的技術發展動態，也許是未來照明的光源。

 

量子點發光技術

 

量子點發光技術近年來發展很快，是發光領域中的新技術路線。

 

量子點LED：量子點（QD）是用納米技術制作，QD顆粒一般在2nm～12nm之間，量子點發光體由發光核、半導體殼、有機配位體組成，CE認證，如發光核CdSe（硒化鎘）QD顆粒，其優點是：可發射可見光至紅外，發光穩定，內量子效率可達90%，與LED結合產生色彩豐富、十分明亮的暖白光。

 

3D打印QD-LED：普林斯頓大學首次展示3D打印量子點LED，其底層是由納米銀顆粒構成，頂部是兩個聚合物為銦鎵，量子點是納米級硒化鎘顆粒，外殼是硫化鋅包裹，上下電極連接后，硒化鎘納米顆粒發出不同的可見光，將QD-LED打印到具有曲線形表面的裝置上，如接觸透鏡。該技術將擴大到3D打印其他的有源器件，如MEMS、晶體管、太陽能電池等。一旦產業化將是顛覆性創新技術。

 

紫外光（UV）QD-LED：美國圣母大學正在開發氮化鎵QD，其電子空穴通過隧道貫穿（電子穿透墊壘的現象），不是傳統的漂移擴散。可發紫外光（UV）的LED，取得很大進展，有詳細的文章報導。

 

量子點混合LED：日本廣島大學研究量子點無機/有機混合發光二極管，可發出白光、藍光，電源電壓6V，有效發光量的78%來自硅量子點，提高輸出功率密度350倍。新型LED在常溫常壓下通過溶液加工過程，號稱是照明系統上一場新的革命。

 

量子點電激發藍光LED：臺東大學與遠東科大合作研究，以膠體量子點硫化鎘、硫化鋅制作出電激發藍光二極管，恒光電器，以類似有機的無機材料做出來，可靠性高，可取代OLED在平板上的應用。

 

量子點背光技術：嵌入量子點背光源，采用嵌入量子點的光學薄膜（QDEF）應用于LCD背光源，量子點在藍光LED背光的照射下，星級酒店照明燈具，發出紅光、綠光形成RGB白光。提高LED發光效率，提升LCD色彩飽和度，將LCD色域提升30%，也增加背光亮度，降低能耗，并已產業化。預計這種彩電2015年生產130萬臺，2018年達1870萬臺。

 

第二代量子點顯示技術：浙大兩個研究小組合作開發，將量子點放入溶液中，具有晶體和溶液的雙重性能，工程照明，原理上讓電子減緩“步伐”，促使電子與空穴有效相會復合，大大提升量子點LED效率、性能和穩定性，發光量子效率可達100%，RGB彩色豐富。應用于顯示和照明上取得突破。

 

石墨烯發光技術：發現石墨烯發光是個新的突破，另外可在石墨烯襯底上生長第三代半導體。