摘 要：綜述功率型白光LED的研究現(xiàn)狀和存在的問題,并著重從LED芯片、封裝技術(shù)和半導(dǎo)體照明燈具三個方面對白光LED的研究方向進行詳細的評述。為實現(xiàn)節(jié)能、高效、環(huán)保的半導(dǎo)體照明,在芯片方面重點開發(fā)功率型高效藍光和紫外LED芯片的半導(dǎo)體照明光源,提高其發(fā)光效率;在封裝方面研究照明用功率型LED的封裝技術(shù),并提高其光提取效率和空間色度均勻性和改善散熱技術(shù);在LED燈具方面開發(fā)功率型白光LED的半導(dǎo)體照明系統(tǒng),設(shè)計LED專用驅(qū)動模塊,研究半導(dǎo)體照明燈具的散熱技術(shù)及其可靠性和色度均勻性問題,解決太陽能電池系統(tǒng)與LED照明系統(tǒng)的集成技術(shù),以及降低半導(dǎo)體照明燈具的成本價格等是我們今后研究的重點。
前言
人類第一次觀察到半導(dǎo)體材料的發(fā)光現(xiàn)象是在1907 年,但全球第一款商用發(fā)光二極管(LED) 的問世是在1965 年。隨后不久Monsanto 和惠普公司推出了用GaAsP 材料制作的商用LED。這些早期的紅色LED 的發(fā)光效率約為011lmPW,比普通白熾燈的發(fā)光效率(約15lmPW) 還要低100 多倍。1968 年,LED的研究取得了突破性進展,利用氮摻雜工藝使GaAsPLED 的發(fā)光效率達到了1lmPW,并且能夠發(fā)出紅、橙和黃色光。到1971 年,業(yè)界又推出了具有相同效率的GaP 綠色LED。1972 年開始有少量LED 用作鐘表和計算器的顯示屏。幾乎與此同時,惠普與德州儀器公司也推出了帶7 段紅色LED 顯示屏的計算器。隨著第二代半導(dǎo)體材料氮化鎵的突破和藍、綠發(fā)光二極管的問世,在與人類生產(chǎn)、生活息息相關(guān)的照明領(lǐng)域,正在孕育著第二次產(chǎn)業(yè)革命———照明技術(shù)革命,其標(biāo)志是基于白光LED 的半導(dǎo)體燈逐步取代白熾燈和熒光燈。半導(dǎo)體照明采用LED 作為新型光源,同樣亮度下,耗電僅為普通白熾燈的1/ 10 ,而壽命卻可以延長100 倍。
由于半導(dǎo)體照明具有高效、節(jié)能、環(huán)保、使用壽命長、響應(yīng)速度快、耐振動、易維護等顯著優(yōu)點,在國際上被公認是為最有可能進入通用照明領(lǐng)域的新型固態(tài)冷光源。業(yè)內(nèi)普遍認為,如同晶體管替代電子管一樣,半導(dǎo)體燈取代傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈,也是大勢所趨[1 ] 。
半導(dǎo)體LED 照明光源具有廣闊的應(yīng)用前景,主要可用作城市改建、擴建工程等建設(shè)項目中所需的特種光源、宣傳櫥窗的裝飾照明燈、體育場館的過道引路燈、停車場道路指示燈、公共信息指示牌內(nèi)部照明燈、草坪燈、庭院燈、壁燈、埋地?zé)�、圍墻燈、建筑物�?nèi)部緊急出口指示牌、用作高速公路及其它高級公路的交通信號燈、指示牌及護欄燈、立交橋、廣告牌等公共設(shè)施的照明燈、城市夜景裝飾燈和用于其它城市景觀照明燈具等等。
1 白光LED 的工作原理和評價指標(biāo)
1.1.1 白光LED 的工作原理
LED 是一種固體光源,它是利用半導(dǎo)體P - N 結(jié)制成的發(fā)光器件。在正向?qū)〞r,半導(dǎo)體中的少數(shù)載流子和多數(shù)載流子復(fù)合,釋放出的能量以光子或部分以光子的形式發(fā)射出來。這種發(fā)光效應(yīng)也可稱為注入電致發(fā)光。由于不同半導(dǎo)體材料的帶隙能量不同,因此激發(fā)光的波長也不同。所以,采用不同的材料可制成不同顏色的發(fā)光二極管。 |
