高出光效率LED芯片
近年來(lái),半導(dǎo)體光源正以新型固體光源的角色逐步進(jìn)入照明領(lǐng)域。由于半導(dǎo)體照明具有高效、節(jié)能、環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快、耐振動(dòng)、易維護(hù)等顯著優(yōu)點(diǎn),所以在國(guó)際上被公認(rèn)為最有可能進(jìn)入通用照明領(lǐng)域的新型固態(tài)冷光源。隨著其價(jià)格的不斷降低,發(fā)光亮度的不斷提高,半導(dǎo)體光源在照明領(lǐng)域中展現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用前景。業(yè)界普遍認(rèn)為,半導(dǎo)體燈取代傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈,是大勢(shì)所趨。而半導(dǎo)體發(fā)光二極管(Light Emitting Diode , 簡(jiǎn)稱(chēng)LED)被認(rèn)為是最有可能進(jìn)入普通照明領(lǐng)域的一種綠色照明光源,按固體發(fā)光物理學(xué)原理,LED發(fā)光效率能近似100 % ,并具有工作電壓低、耗電量小、發(fā)光效率高、響應(yīng)時(shí)間極短、光色純、抗沖擊、性能穩(wěn)定可靠及成本低等優(yōu)點(diǎn),因此被譽(yù)為21 世紀(jì)新光源,有望成為繼白熾燈、熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈之后的第四代光源。雖然LED具有以上的很多優(yōu)點(diǎn),但是發(fā)光效率和使用壽命仍是制約其普及應(yīng)用的主要因素。 目前國(guó)內(nèi)大多致力于LED外部封裝結(jié)構(gòu)的研究,而公司里多采用進(jìn)口芯片,如cree芯片,再在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行外部封裝結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)。而即便是散熱好,壽命長(zhǎng),取光效率比較好的封裝結(jié)構(gòu),國(guó)內(nèi)所能達(dá)到的水平也就是剛剛超出100lm/w。主要原因在于其封裝材料的選擇和封裝結(jié)構(gòu)的不合理性,浪費(fèi)了芯片的出射光,從而降低了取光效率。而國(guó)外LED不僅在外部封裝結(jié)構(gòu),而且在芯片方向都明顯優(yōu)于國(guó)內(nèi)水平,所以基本壟斷國(guó)內(nèi)LED的市場(chǎng),尤其對(duì)于功率型白光LED的壟斷相當(dāng)嚴(yán)重。而這些高亮度半導(dǎo)體LED芯片生產(chǎn)技術(shù)掌握在以美國(guó)Cree和Lumileds、日本的Nichia和Toyoda Gosei,以及歐洲的Osram等為首的少數(shù)大公司手中。 現(xiàn)在功率型白光LED 的光效已提高到80~100lmPW,而真正能夠取代白熾燈和熒光燈進(jìn)入通用照明市場(chǎng),其光效需要達(dá)到150lm/ W。這一方面要求在芯片的制作上不斷提高LED 的量子效率,同時(shí)還要求在LED 的封裝及燈具的設(shè)計(jì)制作過(guò)程中盡可能提高出光效率。現(xiàn)有的LED出光效率低的原因之一是,LED芯片的折射率較高,LED發(fā)出的光在出射芯片的時(shí)候,有相當(dāng)一部分光被芯片與外界(環(huán)氧樹(shù)脂)的界面反射。本產(chǎn)品是通過(guò)特殊鍍膜方法,使LED芯片出光效率提高了10%。可以有效的增加LED的使用壽命,達(dá)到2萬(wàn)小時(shí)以上,而且可以使發(fā)光效率達(dá)到120lm/w到160lm/w。擁有這樣長(zhǎng)壽命和高出光效率的白光LED,必將引領(lǐng)整個(gè)照明市場(chǎng),必將產(chǎn)生豐厚的利潤(rùn),具有非常好的發(fā)展前景。
上海理工大學(xué)
2021-04-11