绿色照明简史系列之半导体照明 – OFweek照明网十大正规网投平台

上述两种白光LED的主要固有缺陷是光度和色度空间分布不均匀。而紫外光是人眼无法感知看到的,因此,紫外光出射芯片后被封装层的三基色荧光粉吸收,由荧光粉的光致发光转换成白光,再向空间发射。这是它的最大优点,就像传统荧光灯一样,它不存在空间颜色不均匀。但紫外光芯片型白光LED的理论光效不可能高于蓝光芯片型白光的理论值,更不可能高于RGB型白光的理论值。但是只有通过研发适合紫外光激发的高效三基色荧光粉才有可能得到接近甚至比上述两种白光LED现阶段光效更高的紫外光型白光LED,越靠近蓝光的紫外光型LED其可能性越大,中波和短波紫外线型的白光LED就不可能了。

十大正规网投平台 ,④荧光粉层白光出射球型封装的效率不超过95%(平面封装出射率将可能更低得多,这一项人们平时关注较少,因为光从硅胶或环氧树脂出射至空气的全反射临界角仅约为42°)。

相比之下,III族氮化物要达到高效难度更大,但困难并不是无法逾越的。用这个系统,将光延伸到绿光波段,会造成效率降低的两个因素是:外部量子效率和电效率的下降。外部量子效率下降来源于尽管绿光带隙更低,但绿光LED采用GaN的高正向电压,使得电源转换率下降。第二个缺点是绿光LED随注入电流密度增大而下降,被droop效应所困。Droop效应也出现在蓝光
LED中,但在绿色LED中影响更甚,导致常规的工作电流效率更低。然而,造成droop效应原因猜测很多,不仅仅只有俄歇复合这一种一其中包括了错位、载体溢出或者电子泄漏。后者是由高压内部电场增强的。

绿色照明简史系列之半导体照明 – OFweek照明网十大正规网投平台。早期因为红光,特别是绿光LED的光效不高,所以由三个红绿蓝的LED组成的RGB型只限于显示或装饰照明用途,随着绿光LED光效的逐步提升,RGB型白光LED进入实用化照明。RGB型白光LED的主要优点是:首先,不需荧光粉来转换光,单这一点从理论上来说就可减少蓝光芯片型白光LED中至少20-30%的光致发光能量转换损失;其次,可方便调节色温和颜色,这在智能智慧照明应用中很重要。但是RGB型白光LED其主要缺点是绿光LED的光效仍不高,导致总的发光效率目前比蓝光芯片型白光LED低较多;另RGB三个LED需严格选配光度和色度分布,使红绿蓝三个LED所发光的光色分布曲线应该平滑完全一致且投射方向一致,否则在不同距离和方向上的光度和色度不均匀性严重;还有需要红绿蓝三种LED的三套供电系统,使驱动电路复杂化、成本增加。

3、紫外光LED芯片 + 三基色荧光粉发光

十大正规网投平台 1

2、红绿蓝三基色组合RGB LED 型包括RGBW- LED型等

蓝光芯片型白光LED的最高光效主要由四部分所限:

李自力,教授级高级工程师,广东省市场监管局缺陷产品管理中心主持日常工作副主任。2018年获《中国标准创新贡献三等奖》,牵头制定了11项照明国家标准,作为国际IEC智能照明标准专家组成员参与国际IEC标准制定,参加国家重点研发计划和“863”科研项目评审,并参与全国CCC照明指定实验室核查。

我国目前国产化的LED光效也已逐步赶上国际先进水平。多年前,我国南昌大学团队采用在硅晶片上预先栅格化刻蚀来缓解生长GaN后降温过程中热匹配差异大造成的龟裂和位错缺陷,通过特殊措施改进MOCVD设备关键部件“密布输气管”来改善GaN生长的均匀性等等自主专利技术,突破了硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管的关键技术,成为继日美之后第三个掌握蓝光LED自主知识产权技术的国家。打破了日本蓝宝石衬底、美国碳化硅衬底长期垄断国际LED照明核心技术的局面,与日美技术形成全球三足鼎力之势。据国家半导体照明工程研发及产业联盟发布的《2018中国半导体照明产业发展蓝皮书》数据:“2018年我国产业化白光LED光效水平达到180Lm/W,硅基黄光(565nm@20A/cm2)电光转换效率24.3%,硅基绿光(520nm@20A/cm2)电光转换效率41.6%”。这是值得可喜的,但在半导体集成电路产业8寸、12寸等主流大尺寸硅晶片要想大规模应用于LED照明产业,在目前主流仍为6寸以下小尺寸蓝宝石衬底在LED照明产业链已形成了先发优势的情况下,硅晶片本身的工艺成熟和低成本优势反而发挥不出来。预计还需等待封装设备等产业链升级到采用6寸以上衬底成为主流时,硅基LED的大批量需求才将会不断地回归其原本就具有的比蓝宝石和氮化镓衬底工艺成本低很多的优势,这时硅基LED应用市场前景就非常光明了。

十大正规网投平台 2

据报道,目前全球最高光效的白光LED是美国CREE公司2014年3月宣称303Lm/W。已接近本文上面分析预计的白光LED光效的极限。

R-LED+ B-
LED三个发光二极管组合在一起,所发出的红绿蓝三基色光在空间直接混合组成白光。要想用这种方式产生高光效白光,首先各色LED特别是绿色LED必须是高效光源,这从“等能白光”中绿光约占69%可见。而目前,蓝光和红光LED的光效已经做到很高了,内量子效率分别超过90%和95%,但是绿光LED的内量子效率却远远落后。这种以GaN为主的LED绿光效率不高的现象被称为“绿光缺口”。其主要原因是绿光LED还没找到专属自己的外延材料,现有磷砷氮化物系列材料在黄绿色谱范围里效率都很低,而采用红光或蓝光的外延材料制作绿光LED,在较低的电流密度条件下,因为没有荧光粉转换损耗,绿光LED要比蓝光+荧光粉型绿光的光效更高,据报道在
1mA电流条件下其发光效率达到291Lm/W。但在较大电流下Droop效应导致的绿光的光效下降很显着,当电流密度增加,光效下降很快,在350mA电流下,光效是108Lm/W,在1A条件下,光效下降到66Lm/W。

①蓝光的内量子效率估计不超过90%(较高温影响下,而小功率常温可达95%左右);

因此,提高绿光LED光效的途径:一方面研究现有外延材料条件下如何减小Droop效应来提升光效;第二方面,用蓝光LED加绿色荧光粉的光致发光转换发出绿光,该方法可以得到高光效绿光,理论上来说可达到高于目前的白光光效,它属于非自发绿光,其光谱展宽所导致的色纯度下降,对于显示来说是不利的,但对于普通照明来说没有问题,该方式获得的绿光光效有大于340
Lm/W的可能性,但组合白光后仍然不会超过340
Lm/W;第三,继续研究寻找专属自己的外延材料,只有这样才有一线希望通过获得比340
Lm/w高较多的绿光后,再由红绿蓝三个三基色LED组合后的白光才可能高于蓝光芯片型白光LED的光效极限340
Lm/W。

②外延层的光提取效率估计不超过85%(正装结构和垂直结构其GaN与硅胶或环氧树脂的材料折射率决定的全反射角约42°;倒装结构其GaN与Al2O3的全反射临界角约46°;进行图型优化等处理后估计不会超过75°);

1、蓝光-LED芯片 + 黄绿荧光粉型包括多色荧光粉衍生等型

b) 提升光提取效率
采用倒装结构避免正装结构的电极和金线遮挡光;平衡解决透明导电膜吸光与扩散电流的矛盾;底部反射层使蓝光向正面出光方向反射;表面图型化或表面粗糙化技术避免因折射率差异大导致的发光被过多全反射等;接近芯片折射率的封装材料;

对于III族磷化物而言,发射光到绿色波段成为了材料系统的基础障碍。改变AlInGaP的成分让它发绿光,而不是红光、橙色或者黄色—造成载波限制不充分,是由于材料系统相对低的能隙,排除有效的辐射复合。

这四部分相乘的综合光效率估计不超过50%;也就是说蓝光芯片型白光LED的光效不会超过340Lm/W左右。

相关文章

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注