盤點(diǎn)2016年的突破性LED相關(guān)技術(shù)

　　2016年即將畫上句號，回顧LED行業(yè)一整年的發(fā)展，在諸多技術(shù)難題上獲得了喜人的突破。據(jù)在線君不完全統(tǒng)計(jì)，2016年到目前為止，LED行業(yè)獲得了十余項(xiàng)突破性LED相關(guān)技術(shù)。

　　美研究人員放大招，或可讓LED達(dá)到零光衰?

　　伊利諾大學(xué)香檳分校研究人員發(fā)展出一種新的方法，提升綠光LED亮度并且提高其效率。使用產(chǎn)業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體長晶技術(shù)，研究人員在硅基板上制造氮化鎵(GaN)晶體，這種晶體能夠產(chǎn)生高功率的綠光，應(yīng)用于固態(tài)照明。

　　伊利諾大學(xué)的電氣與計(jì)算機(jī)工程系助理教授Can Bayram表示：“這是一個具有突破性的制程，研究人員成功在可調(diào)式的CMOS硅制程上生產(chǎn)新的原料，也就是方形氮化鎵 (cubic GaN)，這種原料主要用于綠色波長射極?！?/p>

　　通常GaN形成一至兩種晶體結(jié)構(gòu)，六方形或立方體。六方形GaN為熱穩(wěn)定，且是傳統(tǒng)半導(dǎo)體的應(yīng)用。不過，六角形GaN較容易出現(xiàn)偏振現(xiàn)象，內(nèi)部的電場將負(fù)電子與正電子分開，防止他們結(jié)合，因此而造成光輸出效率下降。

　　Bayram和Liu相信他們的方形GaN晶體可能可以成功讓LED達(dá)到零光衰(droop)。對綠色、藍(lán)色或UV LED而言，這些LED的發(fā)光效率都會隨著通過電流的輸入而逐漸衰退，也就是所謂的光衰。

　　業(yè)界首個單晶全彩LED問世

　　南加州Ostendo TechInc.所屬磊晶實(shí)驗(yàn)室(Ostendo EpiLab.)研發(fā)出世界第一個全彩LED。他們使用氮化鎵材料研發(fā)出三種特殊的量子結(jié)構(gòu)，可以發(fā)出三種不同顏色的光，可以獨(dú)立射出也可以混合發(fā)射。由于LED有省電和壽命長的特性，采用全彩LED制成的全LED顯示器，將可能取代目前使用的液晶技術(shù)(LCD)，甚至超越有機(jī)發(fā)光二極體(OLED)。

　　紫外LED自由曲面配光技術(shù)應(yīng)用取得新進(jìn)展

　　在重慶市科技計(jì)劃項(xiàng)目支持下，中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院集成光電技術(shù)研究中心在紫外LED自由曲面配光技術(shù)的應(yīng)用研究中取得重要進(jìn)展，成功將紫外LED光源用于曝光機(jī)領(lǐng)域，產(chǎn)品已在PCB、液晶面板、觸摸屏等行業(yè)獲得應(yīng)用。相關(guān)成果已獲得國家專利授權(quán)(專利號：用于紫外LED準(zhǔn)直的透鏡201320875490.0、高均勻度的紫外LED曝光頭201420651432.4)。

　　傳統(tǒng)的平行光曝光機(jī)采用高壓汞燈作為光源，其壽命只有1000小時，耗電高，且有污染。采用UVLED替換汞燈光源，壽命可達(dá)汞燈的50倍，耗電量可減少90%，大幅降低企業(yè)生產(chǎn)成本，環(huán)保無污染。

　　目前，重慶研究院已突破LED多自由曲面精確配光、適用于紫外波段的無機(jī)光學(xué)元件加工等關(guān)鍵技術(shù)，首次研發(fā)出基于紫外LED的平行光曝光頭，平行半角可控制在±2°以內(nèi)，照明不均勻性小于3%，照明強(qiáng)度高達(dá)40mW/cm2。

　　Saphlux研發(fā)新技術(shù) 攻克中村修二未解難題

　　2014年成立的Saphlux通過多次試驗(yàn)，終于在今年初找到了解決方法(涉及商業(yè)機(jī)密贊不方便對外透露)，打破了原有的半極性氮化鎵材料生長模式，不僅可以在標(biāo)準(zhǔn)的大尺寸藍(lán)寶石襯底上直接生長半極性氮化鎵，還能直接控制晶體生長的方向和形狀。

　　這一底層技術(shù)的突破，意味著有望突破第一代材料量子效率下降和綠光光隙的瓶頸，制成下一代大功率、高光效的LED和激光產(chǎn)品，尤其是對醫(yī)療、戶外等對照明要求高的領(lǐng)域意義重大。

　　使用新材料制作白光LED 發(fā)光率大幅提升

　　最近，臺灣清華大學(xué)的研究者在《ACS Nano》上發(fā)表了一篇文章，其中指出研究者使用稀土元素以外的材料制作出了可以發(fā)白光的LED產(chǎn)品。這個LED以堿金屬鍶為基礎(chǔ)，搭建了金屬有機(jī)框架(MOF)，在MOF的上下分別結(jié)合了石墨烯等材料，構(gòu)成了可以直接發(fā)出白光的LED。新材料發(fā)射出的光線與自然光非常貼近，不會有強(qiáng)烈的藍(lán)色光出現(xiàn)。由于不用遮擋其他顏色光，發(fā)光效率得以大大提升。

　　日本研發(fā)出不使用稀有元素的紅光LED

　　據(jù)日本共同社報道，日本東京工業(yè)大學(xué)與京都大學(xué)的研究小組21日發(fā)布消息稱，已研發(fā)出不使用高價稀有元素的紅色發(fā)光半導(dǎo)體。據(jù)悉，今后有望利用地球上蘊(yùn)藏量豐富的氮制成的氮化物，以低廉的成本運(yùn)用于紅色發(fā)光二極管(LED)與太陽能電池。

　　研究發(fā)現(xiàn)混合奈米晶體LED設(shè)計(jì)可抑制效率下降

　　南京大學(xué)(NJU)的研究人員們采用一種混合奈米晶體的途徑，在氮化銦鎵(InGaN)/氮化鎵(GaN)藍(lán)光LED結(jié)構(gòu)的奈米孔洞中填充奈米晶體，據(jù)稱可大幅提高白光LED的效率。

　　他們在發(fā)布于《應(yīng)用物理快報》(Applied Physics Letters)的研究中指出，提高色彩轉(zhuǎn)換效率(CCE)的關(guān)鍵取決于有效的非輻射諧振能量轉(zhuǎn)移，而不是在結(jié)合藍(lán)光InGaN/GaN LED與向下轉(zhuǎn)換材料(如磷或甚至半導(dǎo)體奈米晶體(NC)等)時經(jīng)常發(fā)生的輻射泵。

　　南工大科研團(tuán)隊(duì)成功研制最高效鈣鈦礦LED

　　從南京工業(yè)大學(xué)獲悉，江蘇省柔性電子重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃維院士、王建浦教授團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦發(fā)光二極管(LED)研究領(lǐng)域取得重大突破，他們創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)并制備了一種具有多量子阱結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦LED，其器件效率和穩(wěn)定性遠(yuǎn)超國際同行報道的其他鈣鈦礦LED。

　　據(jù)介紹，該工作為鈣鈦礦材料及其在發(fā)光領(lǐng)域的研究開拓了新的研究方向，有望在進(jìn)一步深入研究的基礎(chǔ)上，在未來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

　　瓦克推出新款LED封裝用硅橡膠

　　慕尼黑的瓦克化學(xué)集團(tuán)成功開發(fā)出兩種新的LED封裝用材料。這兩種名為LUMISIL740和LUMISIL770的有機(jī)硅封裝材料可固化成高透明的有機(jī)硅彈性體，并能夠承受極高的工作溫度和強(qiáng)烈的光線輻射，而不黃變或脆化，尤其適用于對高效LED進(jìn)行封裝。LUMISIL740和LUMISIL770這兩種新的LED封裝材料均為雙組分配方，可在室溫條件下通過鉑催化加成反應(yīng)進(jìn)行交聯(lián)，其硫化膠能夠達(dá)到聚二甲基硅氧烷典型的1.41的折射率，屬“正常折射系數(shù)類”封裝材料(Normal Refractive Index Encapsulant)。它們能夠有效地保護(hù)LED敏感的半導(dǎo)體芯片不受環(huán)境影響，也可用作熒光染料的載體，有針對性地改變LED光線的顏色。

　　臺研究人員開發(fā)出新型材料 助力提升LED壽命

　　目前，臺灣研究人員已經(jīng)開發(fā)出了一種可以真正代替厚重、堅(jiān)硬的鋁制散熱片。該研究團(tuán)隊(duì)聲稱使用聚酰胺(PA)和還原氧化石墨烯(rGO)制備的散熱片，能夠使LED燈內(nèi)部更有效地散熱。

　　同時，該研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研究出了一種熱塑性材料，該材料與更昂貴的石墨烯的熱性能相當(dāng)，并可以采用注塑工藝成型，制品形狀易于控制。該材料有助于制備低成本、重量輕、柔性的LED散熱片，還提高了LED的使用壽命。

　　LED散熱裝置技術(shù)獲得新突破

　　近期，中國輕工業(yè)聯(lián)合會教授級高級工程師李寬安介紹，一種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的自主創(chuàng)新技術(shù)成果——LED的散熱裝置技術(shù)，找準(zhǔn)了照明產(chǎn)品目前存在問題的關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)，成功消除障礙，采用線材形式及風(fēng)扇強(qiáng)制方式進(jìn)行散熱，達(dá)到了較好的散熱效果。該項(xiàng)成果發(fā)明人、高級工程師張逸興表示，其不僅解決了散熱問題，而且還做出了完全符合“高效、高可靠、低成本”要求的LED驅(qū)動電源，從根本上解決了制約LED發(fā)展的兩個難題。

　　溫大教授發(fā)明材料讓白光LED燈壽命更長

　　溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院甌江特聘教授向衛(wèi)東，發(fā)明了新材料，能讓LED燈壽命延長10年左右，并能長時間照射，讓LED燈更廣泛地用于高檔汽車、高鐵、飛機(jī)、潛艇等照明上。

　　向衛(wèi)東教授花費(fèi)多年精力，研究出了黃光單晶材料，該種材料是在2000℃高溫的環(huán)境下生產(chǎn)制備而成，只要在每個LED藍(lán)光芯片上放一片相匹配(例如24瓦單顆光源可用5.5mm×5.5mm單晶匹配)的黃光單晶材料，就能發(fā)出穩(wěn)定的白光。因該晶體耐高溫、導(dǎo)熱性好等特性，可以讓LED燈更加耐用，使用壽命更長，尤其可以讓燈泡不會因長時間照射產(chǎn)生的高溫導(dǎo)致?lián)p害，因此非常適合運(yùn)用于高檔汽車的車燈、高鐵、飛機(jī)或是潛艇等照明上。