深度解析白光LED發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題情況

　　1、白光LED現(xiàn)狀

　　上個世紀(jì)末期，GaAIInP四元系和GaN材料的成熟利用，帶動了白光LED的快速發(fā)展，至本世紀(jì)初，白光LED已經(jīng)突破了技術(shù)的束縛，擁有了各種各樣的顏色，并實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)。此外，LED生產(chǎn)中引進(jìn)有機(jī)物氣相外延和分子束外延技術(shù) （MOCVD和MBE），使得LED的亮度和色彩飽和度得到了很大提升。MOCVD技術(shù)屬于材料生長技術(shù)，可以生長成單原子層厚度的完整晶體，同時在材料生長中也利用了價制膜層厚度控制技術(shù)——MBE，實(shí)現(xiàn)了對芯片結(jié)構(gòu)進(jìn)行定向控制，可以批量生產(chǎn)出多量子阱等復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。如今LED已經(jīng)擁有了不同的顏色，如GaAllnP紅、綠光等，同時LED也具有了超高的亮度。近年來，響應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)的號召，白光LED以高能效的優(yōu)點(diǎn)成為了重要的光源，同時也吸引了半導(dǎo)體市場的注意力，因而出現(xiàn)了較多LED企業(yè)與半導(dǎo)體企業(yè)合作的案例，徹底改變了LED光源的生產(chǎn)模式。

　　我國政府早在十多年前，就啟動了“國家半導(dǎo)體照明工程”計(jì)劃，開始深入的探索半導(dǎo)體照明技術(shù)。因而，我國白光LED產(chǎn)業(yè)開始引進(jìn)高新技術(shù)，并積極探索爭取攻破關(guān)鍵難點(diǎn)，盡快掌握核心技術(shù)。近十年來，我國白光LED已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全彩化和超高亮度，并建立起了一個完整的LED產(chǎn)業(yè)。目前，白光LED已經(jīng)覆蓋社會各領(lǐng)域，白光LED已經(jīng)與人們的生活緊密的聯(lián)系在一起，白光LED的功能不僅是照明，還是很多行業(yè)的重要元件，白光LED的身影出現(xiàn)在電視、手機(jī)、汽車照明、高精度儀器等領(lǐng)域中，奠定了白光LED的良好發(fā)展態(tài)勢。

　　2、白光LED存在的問題

　　2.1白光質(zhì)量有待提高，需規(guī)范改善參數(shù)設(shè)計(jì)

　　所謂白光LED，需要對多種顏色進(jìn)行調(diào)整，從而使其發(fā)出需要的白光，由此可知，多種顏色光的混合比例是非常重要的。為了保證白光的質(zhì)量，通常采用一些參數(shù)進(jìn)行評價，如色坐標(biāo)、顯色指數(shù)等。若光的混合比例設(shè)計(jì)不當(dāng)，或隨著使用芯片等器件的老化，LED的白光可能出現(xiàn)變化，達(dá)不到既定的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而影響正常使用。但是事實(shí)上，由于對色溫、顯色指數(shù)的控制效果不佳，較容易出現(xiàn)LED白光不符合要求的現(xiàn)象。此外，由于白光LED多作照明光源，因而必須提高設(shè)計(jì)要求，保證設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性，進(jìn)而控制好白光LED的發(fā)光質(zhì)量。

　　2.2光通量和發(fā)光效率有待提高，需設(shè)計(jì)大功率型芯片

　　在發(fā)光效率方面，白光LED與白熾燈相比效率較高，但是其發(fā)光效率低于熒光燈、節(jié)能燈類光源;在光通量方面，白光LED光通量較少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于白熾燈、熒光燈、節(jié)能燈。這些問題限制了白光LED使用范圍，因此要對白光LED進(jìn)行改進(jìn)。首先，要給予白光LED的芯片進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)大功率型的芯片，同時要保證芯片高質(zhì)量、大尺寸，這樣才能提升內(nèi)量子效率，進(jìn)而增加發(fā)光功率。但是，發(fā)光功率增加，必然會帶來熱量增加問題，進(jìn)而導(dǎo)致芯片老化加速，因而要深入研究光能和熱能的轉(zhuǎn)化問題。同時，由于白光LED多為多個LED燈泡組裝使用，所以也使LED 熱量也會聚集在一起，因而必須要LED組裝的散熱問題，這樣才能既保證發(fā)光效率提高，有保障白光LED穩(wěn)定性。

　　2.3工作壽命有待提高，需提升加強(qiáng)產(chǎn)品可靠性

　　雖然我國自主生產(chǎn)的白光LED壽命較長，但是與節(jié)能燈等相比差異不大，無法凸顯白光 LED的優(yōu)勢。理論上，白光LED的壽命應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于節(jié)能燈，但是LED實(shí)際工作中卻達(dá)不到應(yīng)有的壽命。為此，我國LED研究者，要注意優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提升白光LED的實(shí)際壽命。國外對白光LED老化機(jī)理的研究較多，可以為我國LED設(shè)計(jì)提供一些啟示。當(dāng)前，我國LED產(chǎn)品趨向于大功率方向發(fā)展，老化問題也更加嚴(yán)重，因而老化機(jī)理研究也更加迫切。

　　2.4熒光粉有待改善，需促進(jìn)新產(chǎn)品

　　雖然我國白光LED發(fā)展較快，但是受藍(lán)光芯片設(shè)計(jì)制造能力的制約，導(dǎo)致我國白光LED 的產(chǎn)品只能占有中低端市場。在藍(lán)光芯片設(shè)計(jì)中，熒光粉是重要的發(fā)光物質(zhì)，其作用是負(fù)責(zé)芯片發(fā)出藍(lán)光轉(zhuǎn)換成黃光，而我國藍(lán)光芯片的熒光粉發(fā)光效率并不高。因而，在推進(jìn)芯片更新和優(yōu)化的過程中，也要注意挑選更加穩(wěn)定的熒光粉品質(zhì)，以提高轉(zhuǎn)換效率。目前，紫外線激發(fā)的熒光粉受到國內(nèi)外研究者的肯定，我國可以深入該方向進(jìn)行研究，盡快開發(fā)出新的白光LED產(chǎn)品。

　　3、結(jié)語

　　白光LED作為重要的半導(dǎo)體科研成果，對我國照明行業(yè)的發(fā)展具有強(qiáng)大的推動作用，因而我國要提升芯片設(shè)計(jì)制造能力，推進(jìn)LED產(chǎn)業(yè)走向高端化。同時，我國半導(dǎo)體科研人員，也要針對白光LED技術(shù)存在的問題，積極進(jìn)行研究和探討，爭取盡快解決白光LED的問題，使我國LED技術(shù)成為世界LED產(chǎn)業(yè)中的領(lǐng)先者。