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白光LED引领固态照明时代

时间:2009-03-03 16:04来源: 作者: 点击:
半个世纪前,固态电子技术还是以小信号工作的器件形式出现,其最初的目标是取代在开关和放大电路系统中的真空电子管。几十年过去了,晶体管、集成电路和其他固态电路逐渐淘汰
  

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图2.包括那些用于室内照明系统的高亮度LEDs在2010年全球67亿美元LED的总销售额中会占到86%左右。(数据来源:IC Insights)

白光LED供应商同样在致力于提高发光效率和提升输出功率,并通过使用新型的、具有更大直径的100mm(4in.)氮化镓圆片来降低成本,与生长在标准的50mm蓝宝石衬底上相比,它更能够承受各层材料间的晶格不匹配并由此来减少晶格缺陷。在金属有机气相沉积生长(MOCVD)技术上的不断进步,为在大面积氮化镓GaN衬底上生长外延薄膜时减少缺陷提供了基础。同样在进行中的工作还有在加工氮化镓基器件时采用经改进的反应离子刻蚀RIE和电感耦合等离子体刻蚀ICP等干法刻蚀技术。

在高输出功率的白光LED的研究在不断获得进展的过程中,以及固态照明在能对普通照明产品构成严重威胁以前,LED供应商们还面临着一系列的问题。首先,和更便宜的灯泡和荧光灯相比,LED制造商必须进一步提升高亮度LED产品的工作寿命、降低它的成本和功耗。LED没有会烧断的灯丝,但是仍然会随着长时间的电致发光而逐渐损耗而使其发光强度降低。有预计表明,许多白光LED在35000到50000小时的使用(约经4到6年的连续使用)后可以检测到它发光强度的衰减现象。然而,由于许多高亮度白光LED产品出现在市场上的时间还没有那么长,因而尚无与发光强度衰减相关的追踪记录。

业界还需要一个检测固态白光LED的质量标准,一般是用日光来作为“完美”室内照明的基准,这是因为日光能使人们能看到物体的“真实颜色”。如将日光的显色指数(CRI)值定为100,那么家庭及办公室中通常使用的照明灯光的CRI值在80到90之间,如今大多数LED照明的CRI值一般在70到80范围之间。材料、制造技术和LED封装技术的不同组合可以得到不同波长组合的发光器件,它们可以发出“马尼拉”式的暖色调的白光或是发出“冷”色调的白光。

对LED供应商间存在专利权纷争的担忧已经引起发光器件制造商们的关注,而LED光源的高售价则是另一个障碍。根据LED的发光效率及其内部所包含的单个器件的数目,固态照明器件的成本通常是荧光吊灯的10到15倍。白光LED的平均销售价格一般每年降低20%,根据光电子工业发展协会OIDA的设想,到2007年LED照明器件的“寿命期拥有成本”将会低于白炽灯,而到2012年将低于荧光灯。

如果这些目标都能得到实现,根据美国能源部(DOE)的预计,传统照明器件的彻底更新换代将在2010年开始启动,然而许多LED供应商都希望将这个启动时间再提前一到两年。

参考文献
1.“Energy Savings Potential of Solid-state Lighting in General Illumination Applications,”Nov. 2003, Building Technologies Program, the Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, US Dept. of Energy, prepared by Navigant Consulting Inc.
2. Sandia National Laboratories, Next-Generation Lighting Initiative (NGLI), .

  
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