LED出現(xiàn)較早，但是其快速發(fā)展需要追溯到上世紀末期，美國、日本、德國等國家競相展開LED和半導體技術的研究，推進了LED快速的發(fā)展。1992年出現(xiàn)了GaAllnP黃色LED，1993年Nichia公司(日本)，對LED的技術和材料進行了革新，奠定了現(xiàn)代LED的基礎，促進了全彩化的誕生。如今，白光LED已經(jīng)具有超高的亮度，其器件結(jié)構也發(fā)生了很大改變，LED的超高亮度和豐富色彩，促進其應用在社會各行業(yè)及產(chǎn)業(yè)中。
1、白光LED現(xiàn)狀
上個世紀末期，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，至本世紀初，白光LED已經(jīng)突破了技術的束縛，擁有了各種各樣的顏色，并實現(xiàn)了批量生產(chǎn)。此外，LED生產(chǎn)中引進有機物氣相外延和分子束外延技術(MOCVD和MBE)，使得LED的亮度和色彩飽和度得到了很大提升。MOCVD技術屬于材料生長技術，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——MBE，實現(xiàn)了對芯片結(jié)構進行定向控制，可以批量生產(chǎn)出多量子阱等復雜的結(jié)構。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，響應低碳經(jīng)濟的號召，白光LED以高能效的優(yōu)點成為了重要的光源，同時也吸引了半導體市場的注意力，因而出現(xiàn)了較多LED企業(yè)與半導體企業(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“國家半導體照明工程”計劃，開始深入的探索半導體照明技術。因而，我國白光LED產(chǎn)業(yè)開始引進高新技術，并積極探索爭取攻破關鍵難點，盡快掌握核心技術。近十年來，我國白光LED已經(jīng)實現(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、汽車照明、高精度儀器等領域中，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)設計
所謂白光LED，需要對多種顏色進行調(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)進行評價，如色坐標、顯色指數(shù)等。若光的混合比例設計不當，或隨著使用芯片等器件的老化，LED的白光可能出現(xiàn)變化，達不到既定的設計要求，進而影響正常使用。但是事實上，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，因而必須提高設計要求，保證設計的嚴謹性，進而控制好白光LED的發(fā)光質(zhì)量。
2.2光通量和發(fā)光效率有待提高，需設計大功率型芯片
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，遠遠低于白熾燈、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進行改進。首先，要給予白光LED的芯片進行改進，設計大功率型的芯片，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，進而導致芯片老化加速，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的壽命應遠遠高于節(jié)能燈，但是LED實際工作中卻達不到應有的壽命。為此，我國LED研究者，要注意優(yōu)化產(chǎn)品設計，提升白光LED的實際壽命。國外對白光LED老化機理的研究較多，可以為我國LED設計提供一些啟示。當前，我國LED產(chǎn)品趨向于大功率方向發(fā)展，老化問題也更加嚴重，因而老化機理研究也更加迫切。
2.4熒光粉有待改善，需促進新產(chǎn)品
雖然我國白光LED發(fā)展較快，但是受藍光芯片設計制造能力的制約，導致我國白光LED的產(chǎn)品只能占有中低端市場。在藍光芯片設計中，熒光粉是重要的發(fā)光物質(zhì)，其作用是負責芯片發(fā)出藍光轉(zhuǎn)換成黃光，而我國藍光芯片的熒光粉發(fā)光效率并不高。因而，在推進芯片更新和優(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作為重要的半導體科研成果，對我國照明行業(yè)的發(fā)展具有強大的推動作用，因而我國要提升芯片設計制造能力，推進LED產(chǎn)業(yè)走向高端化。同時，我國半導體科研人員，也要針對白光LED技術存在的問題，積極進行研究和探討，爭取盡快解決白光LED的問題，使我國LED技術成為世界LED產(chǎn)業(yè)中的領先者。
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