摘 要：综述功率型白光LED的研究现状和存在的问题,并着重从LED芯片、封装技术和半导体照明灯具三个方面对白光LED的研究方向进行详细的评述。为实现节能、高效、环保的半导体照明,在芯片方面重点开发功率型高效蓝光和紫外LED芯片的半导体照明光源,提高其发光效率;在封装方面研究照明用功率型LED的封装技术,并提高其光提取效率和空间色度均匀性和改善散热技术;在LED灯具方面开发功率型白光LED的半导体照明系统,设计LED专用驱动模块,研究半导体照明灯具的散热技术及其可靠性和色度均匀性问题,解决太阳能电池系统与LED照明系统的集成技术,以及降低半导体照明灯具的成本价格等是我们今后研究的重点。
前言
人类第一次观察到半导体材料的发光现象是在1907 年,但全球第一款商用发光二极管(LED) 的问世是在1965 年。随后不久Monsanto 和惠普公司推出了用GaAsP 材料制作的商用LED。这些早期的红色LED 的发光效率约为011lmPW,比普通白炽灯的发光效率(约15lmPW) 还要低100 多倍。1968 年,LED的研究取得了突破性进展,利用氮掺杂工艺使GaAsPLED 的发光效率达到了1lmPW,并且能够发出红、橙和黄色光。到1971 年,业界又推出了具有相同效率的GaP 绿色LED。1972 年开始有少量LED 用作钟表和计算器的显示屏。几乎与此同时,惠普与德州仪器公司也推出了带7 段红色LED 显示屏的计算器。随着第二代半导体材料氮化镓的突破和蓝、绿发光二极管的问世,在与人类生产、生活息息相关的照明领域,正在孕育着第二次产业革命———照明技术革命,其标志是基于白光LED 的半导体灯逐步取代白炽灯和荧光灯。半导体照明采用LED 作为新型光源,同样亮度下,耗电仅为普通白炽灯的1/ 10 ,而寿命却可以延长100 倍。
由于半导体照明具有高效、节能、环保、使用寿命长、响应速度快、耐振动、易维护等显著优点,在国际上被公认是为最有可能进入通用照明领域的新型固态冷光源。业内普遍认为,如同晶体管替代电子管一样,半导体灯取代传统的白炽灯和荧光灯,也是大势所趋[1 ] 。
半导体LED 照明光源具有广阔的应用前景,主要可用作城市改建、扩建工程等建设项目中所需的特种光源、宣传橱窗的装饰照明灯、体育场馆的过道引路灯、停车场道路指示灯、公共信息指示牌内部照明灯、草坪灯、庭院灯、壁灯、埋地灯、围墙灯、建筑物内部紧急出口指示牌、用作高速公路及其它高级公路的交通信号灯、指示牌及护栏灯、立交桥、广告牌等公共设施的照明灯、城市夜景装饰灯和用于其它城市景观照明灯具等等。
1 白光LED 的工作原理和评价指标
1.1.1 白光LED 的工作原理
LED 是一种固体光源,它是利用半导体P - N 结制成的发光器件。在正向导通时,半导体中的少数载流子和多数载流子复合,释放出的能量以光子或部分以光子的形式发射出来。这种发光效应也可称为注入电致发光。由于不同半导体材料的带隙能量不同,因此激发光的波长也不同。所以,采用不同的材料可制成不同颜色的发光二极管。 |
