技術提升助LED室內(nèi)照明發(fā)展
2 提升關鍵之一———芯片技術
目前的芯片技術發(fā)展關鍵在于襯底材料的選擇和外延片的生長技術。除了傳統(tǒng)襯底材料藍寶石、Si、SiC之外,ZnO和GaN等襯底材料也是目前業(yè)界研究的熱點。無論是用于重點照明和整體照明的大功率芯片,還是用于裝飾照明和一些輔助照明的小功率芯片,技術提升的關鍵都是圍繞著降低缺陷密度及如何研發(fā)出更高效穩(wěn)定的器件而進行的,而如何提升LED芯片的效率則是目前提升整體技術指標的重中之重。
在短短數(shù)年內(nèi),借助表面粗化、量子阱結(jié)構(gòu)設計等一系列技術的改進,目前由中村修二(LED藍光之父)領導的UCSB小組和在流明效率的提高上有了較大的突破(見表2)。另外,中村修二在2008年上海張江舉行的半導體前沿技術論壇中宣布,他們研制的效率為150lm/W的產(chǎn)品是基于318V的驅(qū)動電壓實現(xiàn)的,現(xiàn)在有望將LED的能帶隙偏置電壓降低至218V,根據(jù)推算,屆時效率將會提高到193lm/W。
UCSB小組正在著手研究基于襯底材料非極性面和半極性面上生長LED量子阱,并以此技術來提升LED量子效率。就目前進展而言,他們已成功將在半極性面上生長出來單量子阱,其黃色LED外量子效率提高到1314%。隨著該工藝的不斷成熟,LED量子效率將會得到進一步的提升,LED芯片的發(fā)光效率也有望進一步提高。
3 提升關鍵之二———封裝技術
3.1 單芯片封裝
單芯片封裝是封裝技術中采用最多的形式之一。略去多芯片封裝需要顧及到更多的散熱和電極分布方面的問題,該封裝技術瓶頸主要在于芯片的成品率、色溫控制以及熒光粉的涂布工藝。
目前就大功率LED芯片技術而言,主要還是掌握在國外廠商之中。國內(nèi)廠商雖然起步比較晚,在小功率芯片上已經(jīng)取得一些進步,大功率芯片上在良率和效率上還需要作進一步完善。
表3是目前美國CREE公司推出的一款大功率器件,該器件一方面使用了硅膠透鏡,避免了使用傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂封裝后由于高溫產(chǎn)生黃化等引起的光衰問題;另一方面,陶瓷碗杯的設計增加了產(chǎn)品的散熱性能,使產(chǎn)品的熱阻控制在9℃/W;另外熒光粉的特定配制使其產(chǎn)品覆蓋了冷白、中性白和暖白全系列色溫。該器件是迄今能量產(chǎn)的體積較小的大功率LED器件,采用的單芯片封裝結(jié)構(gòu)簡單、易于散熱、容易配光、色溫容易控制。
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