國際照明巨頭如何看待新一代照明發(fā)展趨勢(shì)

1、國際照明巨頭如何看待新一代照明發(fā)展趨勢(shì)2010年11月10日，在與創(chuàng)能及節(jié)能元件展會(huì)“GreenDevice2010”同時(shí)進(jìn)行的研討會(huì)“GreenDevice論壇2010”上，舉行了照明用LED、有機(jī)EL以及半導(dǎo)體激光器等固體光源技術(shù)研討會(huì)“新一代照明論壇”。固體光源領(lǐng)域的國內(nèi)外廠商從發(fā)光效率、亮度、壽命、演色性、面光源化以及點(diǎn)光源化五點(diǎn)出發(fā)，介紹了最新進(jìn)展。一、白色LED的高效率化、高功率化和長壽命化日本飛利浦流明公司（Philips

2、LumiledsLighting）的神山博幸以白色LED的高效率化為中心，對(duì)相關(guān)技術(shù)的未來進(jìn)行了展望。據(jù)神山博幸介紹，按照普通白色LED發(fā)光效率的提高速度來看，將會(huì)在近幾年內(nèi)超過200lmW。雖然燈泡色LED在發(fā)光效率方面遜色于普通的白色LED，但目前已經(jīng)達(dá)到90～100lmW，不久就將超過200lmW。今后，還需要在高電流密度下實(shí)現(xiàn)同樣級(jí)別的高效率。具體做法是減少電流密度越高反而發(fā)光效率越低的“衰退（Droop）”現(xiàn)象。日本飛利浦流明

3、為解決這一課題，正在改變白色LED及燈泡色LED的光源——藍(lán)色LED芯片的構(gòu)造。雖然具體細(xì)節(jié)沒有公布，但已經(jīng)在藍(lán)色LED芯片發(fā)光區(qū)域的量子井層和隔斷層的界面附近，采用了防止電子或者空穴蓄積的層構(gòu)造，使電子和空穴易于再次結(jié)合。這樣，1mm見方芯片的外部量子效率在通入350mA電流時(shí)可達(dá)65.5％，通入1A電流時(shí)的效率也可高達(dá)59％。通過上述方法以及降低順向電壓技術(shù)等，希望將來在1mm見方芯片中電流密度為2Amm2時(shí)的發(fā)光效率能夠達(dá)到150

4、lmW，光通量能夠達(dá)到1000lm。這就需要將內(nèi)部量子效率提高到80％（目前為53％），外部量子效率提高到72％（目前為47％），熒光體的轉(zhuǎn)換效率提高到252lmWopt（目前為228lmWopt）。日本歐司朗光電半導(dǎo)體公司（OsramOptoSemiconductsGmbH）的MichaelSchmitt也介紹了降低衰退現(xiàn)象的高輸出功率白色LED技術(shù)。這是一項(xiàng)名為“UX:3”的將n電極設(shè)在LED內(nèi)部的技術(shù)。使電流在芯片內(nèi)部均勻地通過，

5、從而控制電流密度，提高效率。另外，通過取消芯片表面的電極，使芯片內(nèi)部的光更容易向芯片外部放出。該公司透露了向1mm見方的芯片通入電流時(shí)光輸出功率的特性。與隨著電流的增大光輸出功率呈線形上升的理想特性（沒有衰退現(xiàn)象）相比，通入電流在350mA～1A范圍時(shí)的光輸出功率比理想特性低15％左右。有效散出芯片熱量，可靠性提高在延長光源壽命方面，豐田合成的山口壽夫發(fā)表了演講。指出在用于照明等的高輸出功率白色LED方面，光源藍(lán)色LED芯片的散熱方法非

6、常重要。作為應(yīng)用于該公司產(chǎn)品的散熱技術(shù)，首先在熱傳導(dǎo)率高的陶瓷基板上將藍(lán)色LED芯片進(jìn)行倒裝芯片封裝，把成為熱源的芯片發(fā)光層靠近陶瓷基板。然后，將LED芯片的電極與陶瓷基板的電極通過金錫（AuSn）焊料連接。金錫焊料的存在使LED芯片的熱量便于從電極散出。在可靠性試驗(yàn)明領(lǐng)域。雖然與白色LED相比，現(xiàn)階段白色有機(jī)EL的發(fā)光效率稍顯遜色，但將來肯定會(huì)趕上白色LED。白色LED的發(fā)光效率可能基本上會(huì)穩(wěn)定在200lmW左右，而隨著高效率磷光類有

7、機(jī)EL材料開發(fā)的不斷推進(jìn)，白色有機(jī)EL與白色LED之間的差距將會(huì)迅速縮小。從松下電工的研究成果來看，2014年前后出現(xiàn)發(fā)光效率達(dá)130lmW的產(chǎn)品將不是夢(mèng)想。作為最近松下電工的舉措，菰田還介紹了“雙層多單元構(gòu)造有機(jī)EL元件”。該元件是把紅色、綠色磷光發(fā)光層（由美國通用顯示器公司和新日鐵化學(xué)制）和藍(lán)色熒光發(fā)光層（出光興產(chǎn)制）作縱向堆疊而成。RGB三種顏色通過縱向堆疊得以均勻混合，即使觀看白色有機(jī)EL面板的角度有變，白光的色調(diào)也幾乎不變。演

8、講過程中還點(diǎn)亮了色溫度分別為4600K和3000K（演色性均為Ra95）的試制面板，向聽眾強(qiáng)調(diào)了該面板幾乎看不出角度依存性。另外，之所以在藍(lán)色有機(jī)EL層使用把熒光發(fā)光材料，是因?yàn)楝F(xiàn)階段還沒有實(shí)用型藍(lán)色磷光發(fā)光材料。使用半導(dǎo)體激光器，使亮度達(dá)到HID的約2.5倍介紹以最高端點(diǎn)光源為目標(biāo)推進(jìn)開發(fā)措施的是日亞化學(xué)工業(yè)的長濱慎一。長濱介紹了亮度為270cdmm2，達(dá)到HID燈2.5倍左右的固體光源。其亮度比白色LED高出近一位數(shù)。該固體光源組合

9、使用了激光投影儀藍(lán)色光源所用藍(lán)色半導(dǎo)體激光器和熒光體材料。以0.65mm直徑獲得了250lm的亮度（電流1.2A、電壓4.6V時(shí)）。設(shè)想應(yīng)用于圖像識(shí)別用聚光光源、醫(yī)療及產(chǎn)業(yè)用特殊光源等。稱之為“體現(xiàn)了對(duì)終極光源的追求”（長濱）的白色光源，還具有以簡易鏡頭即可集聚光的特點(diǎn)。演講過程中長濱還做了演示：結(jié)合使用白色光源和外置鏡頭把會(huì)場照得通明。此白色光源的構(gòu)造是把鏡頭置于藍(lán)色半導(dǎo)體激光器CAN封裝的上部，并將其用其他CAN封裝包覆起來。在外層

10、CAN封裝上面的中心位置開一個(gè)可射出光線的孔，將摻有熒光體的粘合劑嵌入其中?？讖綖?.65mm。藍(lán)色激光由封裝內(nèi)的鏡頭聚光并照射到熒光體上，熒光體便可向外部射出白色光。說起激光光源，很多人都會(huì)認(rèn)為其壽命比較短。此次開發(fā)的白色光源在外殼溫度為25℃的條件下，亮度減半壽命平均為2萬小時(shí)。激光器的壽命是由封裝內(nèi)反射層的劣化及反射率的下降決定的。由于藍(lán)色半導(dǎo)體激光器在外殼溫度為50℃的條件下壽命一般為4萬個(gè)小時(shí)，如果改進(jìn)反射層，預(yù)計(jì)能把亮度減半

11、壽命延長到3萬個(gè)小時(shí)以上。白色光源的封裝及封裝內(nèi)的鏡頭和混合有熒光體材料的粘合劑均為無機(jī)材料。這是由于要使用強(qiáng)藍(lán)色激光照射，如果采用樹脂材料，則會(huì)很快劣化。另外，激光器光源雖給人比LED要貴的印象，但是由于其利用了投影儀用激光器，而且還能利用Bluray錄像機(jī)等所用藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器元件的半導(dǎo)體量產(chǎn)技術(shù)制造，因此只要激光器元件開始量產(chǎn)，就會(huì)有降低價(jià)格的潛力。這種光源雖然亮度極高，但發(fā)光效率還只有為45lmW。與發(fā)光效率在100lmW以上