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固态照明光源:白光LED的现状和未来 ——

2006-02-22 作者:未知 来源:照明工程师社区 浏览量: 网友评论: 0

摘要: 芯片研究的进展结果: 1、基于蓝宝石衬底的蓝、绿、紫及紫外LED目前所获得的最佳性能是在采取侧向生长等技术的基础上取得的,目的在于减小位错密度,蓝、紫器件的外量子效率约40%,而绿、紫外器件约15%,离目标值分别相差2-6倍,基于该芯片的白光性能改进主要依赖于荧光粉和封装技术的改进。

  我给大家演讲的题目是《固态照明光源--白光LED的现状和未来》。第一个问题是已有照明光源和固态发光的演讲,从19世纪开始用电照明,特别是从1879年爱迪生发明白纸等以后开始广泛用电照明,这就是以电热效应为基础。大家看,尽管照明是一个非常大众化的问题,但是用电量比较大,从全国来说20%的电都用在照明上,现有的照明的技术,我们看这个图表,要想节省电就必须要提高它的发光效率。随着照明的需要,现在是20%,以后可能用电量要增大,所以现在就需要发展一种新的照明技术,这种技术就是今天我要给大家介绍的半导体的照明。这种技术的发光效率,大家看,从90年代开始发展得非常快,到2020年它的流明效率要达到每瓦20流明,这是现有的技术所达不到的。

  下来介绍一下光源参数,包括色温、显色性,发光效率。我参加本次会议受到很多的启发,光源的寿命以及成本大家都比较熟悉。现有的这些光源,它的一些指标都列在这里,由于时间关系就不说了,大家可以看一下。

  现在主要存在的问题:真空器件体积大,易碎,发光效率低,原因是白炽灯低温黑体辐射,日光灯短波紫外线激发波长更长的红绿蓝荧光粉发光,能量效率低,寿命短。 我们要分析一下对光有一个基本的要求,就是要适应我们眼睛的需要,要和我们眼睛的特性要匹配,眼睛的特性实际上是太阳光照射了以后长期形成了我们眼睛的特性,也就是说,我们照的这个光,光谱的分布要尽量接近太阳光的光谱。现在有两个途径,一个是要通过黑体辐射,一个是通过不同色光的合成。现在我们用的这个灯就正好是这两个技术其中的一种。因为我们主要介绍了半导体的白光照明,所以主要介绍一下不同色光如何来合成白光。

  根据黑体辐射原理制成的白炽灯,由于色温不可能太高,大部分能量转变成了红外辐射,这部分对照明没有贡献,使发光效率降低,不同色光合成白光有不同的合成,可以是两种、三种或更多种色光合成白光,色种用得多的话,它的象素就高,但是流明效率降低,这与对合成白光的质量要求有关。一般来说,用RGB三种色光合成白光可同时满足发光效率、显色指数、色温等要求。 由理论处理可知,若色温为6500K,显色指数大于90,只有当三色波长分别为455、530和610纳米时,所合成的白光流明效率最高可达300lm/W。 红绿蓝半导体LED的问世为实现固体白光照明提供了可能性。发光二级光(LED)是一种将电能直接转换为光能的半导体电致发光(EL)器件。现在由氮化物来产生红光还是有困难的,现在实验室正在做。氮化钾基材料与器件的优点,具有宽的直接带隙,A1N 6.2eV、氮化钾3.4eV。正因为这样,白光LED的优点直流驱动、相应快、体积小、寿命长、全固体、结构简单、无毒、耐候性好、理论光效率高。白光LED被认为是二十一世纪的新光源,有可能代白炽灯和日光灯成为照明市场的主导,全球的照明市场约为500亿美元,若白光LED真正能用于日常的照明,由于其节能灯多种突出的优点,所以被广泛的应用。

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