深度：白光LED發(fā)展現(xiàn)狀及存在問(wèn)題情況

　　LED出現(xiàn)較早，但是其快速發(fā)展需要追溯到上世紀(jì)末期，美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家競(jìng)相展開(kāi)LED和半導(dǎo)體技術(shù)的研究，推進(jìn)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(duì)LED的技術(shù)和材料進(jìn)行了革新，奠定了現(xiàn)代LED的基礎(chǔ)，促進(jìn)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(gòu)也發(fā)生了很大改變，LED的超高亮度和豐富色彩，促進(jìn)其應(yīng)用在社會(huì)各行業(yè)及產(chǎn)業(yè)中。

　　1、白光LED現(xiàn)狀

　　上個(gè)世紀(jì)末期，GaAIInP四元系和GaN材料的成熟利用，帶動(dòng)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(zhǎng)技術(shù)，可以生長(zhǎng)成單原子層厚度的完整晶體，同時(shí)在材料生長(zhǎng)中也利用了價(jià)制膜層厚度控制技術(shù)——MBE，實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(shí)LED也具有了超高的亮度。近年來(lái)，響應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)的號(hào)召，白光LED以高能效的優(yōu)點(diǎn)成為了重要的光源，同時(shí)也吸引了半導(dǎo)體市場(chǎng)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(guó)政府早在十多年前，就啟動(dòng)了“國(guó)家半導(dǎo)體照明工程”計(jì)劃，開(kāi)始深入的探索半導(dǎo)體照明技術(shù)。因而，我國(guó)白光LED產(chǎn)業(yè)開(kāi)始引進(jìn)高新技術(shù)，并積極探索爭(zhēng)取攻破關(guān)鍵難點(diǎn)，盡快掌握核心技術(shù)。近十年來(lái)，我國(guó)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(gè)完整的LED產(chǎn)業(yè)。目前，白光LED已經(jīng)覆蓋社會(huì)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(shì)。

　　2、白光LED存在的問(wèn)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(duì)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(píng)價(jià)，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(duì)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(wèn)題限制了白光LED使用范圍，因此要對(duì)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(shí)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(huì)帶來(lái)熱量增加問(wèn)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(wèn)題。同時(shí)，由于白光LED多為多個(gè)LED燈泡組裝使用，所以也使LED熱量也會(huì)聚集在一起，因而必須要LED組裝的散熱問(wèn)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(guó)自主生產(chǎn)的白光LED壽命較長(zhǎng)，但是與節(jié)能燈等相比差異不大，無(wú)法凸顯白光LED的優(yōu)勢(shì)。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(guó)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(guó)外對(duì)白光LED老化機(jī)理的研究較多，可以為我國(guó)LED設(shè)計(jì)提供一些啟示。當(dāng)前，我國(guó)LED產(chǎn)品趨向于大功率方向發(fā)展，老化問(wèn)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(guó)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(guó)白光LED的產(chǎn)品只能占有中低端市場(chǎng)。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(guó)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(guò)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(guó)內(nèi)外研究者的肯定，我國(guó)可以深入該方向進(jìn)行研究，盡快開(kāi)發(fā)出新的白光LED產(chǎn)品。

　　3、結(jié)語(yǔ)

　　白光LED作為重要的半導(dǎo)體科研成果，對(duì)我國(guó)照明行業(yè)的發(fā)展具有強(qiáng)大的推動(dòng)作用，因而我國(guó)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(shí)，我國(guó)半導(dǎo)體科研人員，也要針對(duì)白光LED技術(shù)存在的問(wèn)題，積極進(jìn)行研究和探討，爭(zhēng)取盡快解決白光LED的問(wèn)題，使我國(guó)LED技術(shù)成為世界LED產(chǎn)業(yè)中的領(lǐng)先者。