日本專家研討LED最新技術進展

文章來源:恒光電器

發布時間:2013-10-20

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 在與創能及節能元件展會“Green Device 2010”同時進行的研討會“Green Device論壇2010”上，舉行了照明用LED、OLED以及半導體激光器等固體光源技術研討會“新一代照明論壇”。固體光源領域的國內外廠商從發光效率、亮度、壽命、顯色性、面光源化以及點光源化五點出發，介紹了最新進展。

　　日本飛利浦流明公司（Philips LumiledsLighting）的神山博幸以白色LED的高效率化為中心，對相關技術的未來進行了展望。據神山博幸介紹，按照普通白色LED發光效率的提高速度來看，將會在近幾年內超過200lm/W。雖然燈泡色LED在發光效率方面遜色于普通的白色LED，但目前已經達到90~100lm/W，不久就將超過200lm/W。今后，還需要在高電流密度下實現同樣級別的高效率。具體做法是減少電流密度越高反而發光效率越低的“衰退（Droop）”現象。

　　日本飛利浦流明為解決這一課題，正在改變白色LED及燈泡色LED的光源——藍色led芯片的構造。雖然具體細節沒有公布，但已經在藍色LED芯片發光區域的量子井層和隔斷層的界面附近，采用了防止電子或者空穴蓄積的層構造，恒光電器,照亮您的生活，使電子和空穴易于再次結合。這樣，1mm見方芯片的外部量子效率在通入350mA電流時可達65.5%，通入1A電流時的效率也可高達59%。

　　通過上述方法以及降低順向電壓技術等，LED照明工程，希望將來在1mm見方芯片中電流密度為2A/mm2時的發光效率能夠達到150lm/W，光通量能夠達到1000lm。這就需要將內部量子效率提高到80%（目前為53%），外部量子效率提高到72%（目前為47%），恒光，熒光體的轉換效率提高到252lm/Wopt（目前為228lm/Wopt）。

　　日本歐司朗光電半導體公司（OsramOpto Semiconductors GmbH）的MichaELSchmitt也介紹了降低衰退現象的高輸出功率白色led技術。這是一項名為“UX:3”的將n電極設在LED內部的技術。使電流在芯片內部均勻地通過，從而控制電流密度，恒光，提高效率。另外，通過取消芯片表面的電極，使芯片內部的光更容易向芯片外部放出。

　　該公司透露了向1mm見方的芯片通入電流時光輸出功率的特性。與隨著電流的增大光輸出功率呈線形上升的理想特性（沒有衰退現象）相比，通入電流在350mA~1A范圍時的光輸出功率比理想特性低15%左右。

　　有效散出芯片熱量，可靠性提高

　　在延長光源壽命方面，豐田合成的山口壽夫發表了演講。指出在用于照明等的高輸出功率白色LED方面，光源藍色LED芯片的散熱方法非常重要。作為應用于該公司產品的散熱技術，首先在熱傳導率高的陶瓷基板上將藍色LED芯片進行倒裝芯片封裝，把成為熱源的芯片發光層靠近陶瓷基板。然后，恒光電器，將LED芯片的電極與陶瓷基板的電極通過金錫（AuSn）焊料連接。金錫焊料的存在使LED芯片的熱量便于從電極散出。在可靠性試驗方面，即使經過兩萬小時的使用，亮度也僅有5%左右的降低。在頻繁進行白色LED的開燈、關燈時，流向LED芯片的熱壓也會減小，LED照明工程，因此通過這種使用方法也可延長壽命。

　　豐田合成還介紹了該公司開發的采用玻璃材料封裝的白色LED.玻璃封裝的特點是，與采用樹脂封裝的普通白色LED相比可靠性更高（短波長的光不會變弱）；線膨脹系數方面，恒光，由于LED芯片與封裝基板距離很近，不易產生由溫度變化引起的熱壓。該公司在開發中與住田光學玻璃進行了合作。目前，計劃在采用小型芯片的部分產品中展開該技術，恒光電器，最新數據方面，恒光電器,照亮您的生活，通入20mA電流時的發光效率達到了104.9lm/W（現有規格為76.5lm/W）。首先將用于檢測設備以及內視鏡等特殊用途的照明，恒光電器,照亮您的生活，將來還希望在更廣領域的照明中使用。

　　LED要想成為照明主角，不但要具有高能源效率、充分的亮度以及較長的壽命等，LED射燈，還要追求光線是否讓人感到舒適。從這一角度推進白色LED開發的就是三菱化學。在“GreenDevice Forum 2010”上，三菱化學的折戶文夫介紹說，顯色性及色彩表現性等白色光的色調今后將越來越重要。

　　折戶認為，僅用平均顯色性指數（Ra）來作為判斷白色LED演色性好壞的數值是不夠的。因為Ra中不包含對鮮紅色等高彩度顏色的演色性評價。對此，折戶強調了該公司將紅色熒光體CASN（CaAlSiN3;Eu2+）添加到白色LED熒光體中做法的好處。

　　折戶指出，LED照明品牌，想要進一步提高顯色性時，可在近紫外LED上結合使用紅、綠、藍三種熒光體。三菱化學開發出了利用發光波長為405nm的近紫外LED的白色LED。雖然仍存在因斯托克斯效應導致的效率下降、因發光波長短導致的封裝材料劣化等課題，但Ra超過了95，高彩度紅色的演色性（R9）超過了90。但白色LED的發光效率在色溫為2700K時還比較低，只有25lm/W。該公司今后將致力于發光效率的提高。

　　折戶在演講中提到了以15種飽和色作為色卡的演色性新評測基準Color QualityScale（CQS），口碑，照明產品，Ra雖低但CQS高的話，也可清晰看到照明下的物體，這種CQS目前正在接受CIE TechnicalCommittee的審議。