不得不看的LED照明技術(shù)8大趨勢+23大新材料技術(shù)發(fā)展

文章來源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2015-09-25

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 我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)近幾年在產(chǎn)量、產(chǎn)值和技術(shù)指標(biāo)等方面均取得突破性發(fā)展。2014年，我國半導(dǎo)體照明光源、燈具的產(chǎn)值為950億元，同比增長43.9%。其中，LED照明產(chǎn)品出口為90億美元，同比增長50%，LED照明滲透率為20%。2015年上半年，LED照明產(chǎn)品同比約增長23%左右，1～5月份出口為40.8億美元，與去年同期相當(dāng)。

 

從全球半導(dǎo)體照明的最新動態(tài)來看，全球LED器件光效實(shí)驗(yàn)室水平已超過300lm/w，產(chǎn)業(yè)化水平達(dá)到150lm/w以上，LED整燈光效實(shí)驗(yàn)室水平達(dá)200lm/w。美國SSL計(jì)劃目標(biāo)調(diào)整為器件光效產(chǎn)業(yè)化水平達(dá)250lm/w，LED整燈光效產(chǎn)業(yè)化水平達(dá)200lm/w。總之，LED照明產(chǎn)品的滲透率、光效等與理論值和目標(biāo)值還有很大差距，恒光，技術(shù)上還需要有較大突破。

 

LED照明技術(shù)呈現(xiàn)八大趨勢

 

LED照明技術(shù)涉及面很廣， LED置換工程，是多學(xué)科技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)的結(jié)合，其發(fā)展呈現(xiàn)八大技術(shù)發(fā)展趨勢。

 

一是提高LED照明整燈的能效：LED整燈能效現(xiàn)階段由六部分組成：內(nèi)量子效率、芯片取光效率、封裝效率、熒光粉激發(fā)效率、燈具效率和電源效率。在一定邊界條件下理論值是58%，目前較好的燈具能效也只有30%多，還有很大推進(jìn)空間，上述六項(xiàng)均要達(dá)到90%以上才行，需要技術(shù)上有所突破。

 

二是提高LED光源的光色質(zhì)量及顯色性表征值：提高LED光源的光色質(zhì)量，要采用RGB多光譜組合，即多芯片組合或多基色熒光粉組合，LED照明企業(yè)，達(dá)到合理的LED光譜量分布SPD，還要控制主要的光色參數(shù)，如色容差、眩光、光電閃爍等。LED光源顯色性表征是個(gè)長期爭論的課題，LED光源可實(shí)現(xiàn)多光譜的靈活組合，采用任何一種參數(shù)的顯色性表征，都是有缺陷的，終極的表征可能是以光譜形式。還有專家提出采用色域指數(shù)（GAT）與CRI一起表征光對色彩的還原。

 

三是LED照明燈具創(chuàng)新技術(shù)：LED光源、燈具目前是LED照明產(chǎn)業(yè)的重中之重，技術(shù)上要加速燈具造型和控制功能的創(chuàng)新，具體是燈具外觀形狀創(chuàng)意、尺寸大小靈活、光量按需調(diào)節(jié)、光色靈活變化、安裝位置隨意等。

 

四是深入開展智能照明的研發(fā)及應(yīng)用：智能照明的技術(shù)特點(diǎn)包括開放式、分布式、遙控遙測、兼容性、互動性等，是照明技術(shù)和信息技術(shù)的深度融合。在技術(shù)上涉及面廣， led亮化工程公司，國際資訊，關(guān)鍵技術(shù)有發(fā)光模組與驅(qū)動電源之間的界面整合等，目前亟須有統(tǒng)一的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行研發(fā)推廣應(yīng)用。

 

五是大力拓展LED照明應(yīng)用領(lǐng)域：推廣在非視覺照明系統(tǒng)的應(yīng)用，如醫(yī)療保健、生態(tài)農(nóng)業(yè)、LED可見光通信以及紅外LED和紫外LED的應(yīng)用，這方面內(nèi)容豐富，應(yīng)用技術(shù)正在快速發(fā)展中。LED顯示應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)開發(fā)高清小間距顯示屏和高清可彎曲顯示器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高清LED電視和高清可折疊、可穿戴的顯示裝置。

 

六是窄光譜LED器件的研究：單個(gè)LED較窄光譜可實(shí)現(xiàn)組合LED光譜靈活性，可在LED顯示中實(shí)現(xiàn)更大的色域空間，是很大的應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)窄光譜LED器件的技術(shù)要從材料外延上有所突破。

 

七是白光LED器件將逐步轉(zhuǎn)向RGB組合方式：采用RGB組合白光理論上具有更高的光效，并方便燈具調(diào)光、調(diào)色、調(diào)顯色性等，家用照明，技術(shù)上要重點(diǎn)提升綠光LED光效，RGB組合有可能成為普通照明的主流。

 

八是天然光照明將是終極目標(biāo)：隨著LED多光譜照明的發(fā)展，人們將更重視節(jié)能照明、健康照明和生態(tài)照明，采用類似太陽光照明將是最佳選擇，即天然光照明，利用LED技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)，但要解決很多技術(shù)問題。

 

LED照明技術(shù)有很大發(fā)展空間， led室內(nèi)照明，還需要進(jìn)一步提高整燈的能效和光品質(zhì)。在應(yīng)用上積極推進(jìn)燈具創(chuàng)新的同時(shí)，要不斷拓展應(yīng)用領(lǐng)域，如智能照明、非視覺照明和高清顯示器；在技術(shù)上要實(shí)現(xiàn)終極目標(biāo)，裝修照明，即天然光照明，為人們提供節(jié)能、健康、舒適的照明環(huán)境。

 

納米級發(fā)光新材料技術(shù)發(fā)展動態(tài)

 

現(xiàn)階段三類納米級發(fā)光新材料的技術(shù)發(fā)展動態(tài)，也許是未來照明的光源。

 

量子點(diǎn)發(fā)光技術(shù)

 

量子點(diǎn)發(fā)光技術(shù)近年來發(fā)展很快，是發(fā)光領(lǐng)域中的新技術(shù)路線。

 

量子點(diǎn)LED：量子點(diǎn)（QD）是用納米技術(shù)制作，QD顆粒一般在2nm～12nm之間，量子點(diǎn)發(fā)光體由發(fā)光核、半導(dǎo)體殼、有機(jī)配位體組成，CE認(rèn)證，如發(fā)光核CdSe（硒化鎘）QD顆粒，其優(yōu)點(diǎn)是：可發(fā)射可見光至紅外，發(fā)光穩(wěn)定，內(nèi)量子效率可達(dá)90%，與LED結(jié)合產(chǎn)生色彩豐富、十分明亮的暖白光。

 

3D打印QD-LED：普林斯頓大學(xué)首次展示3D打印量子點(diǎn)LED，其底層是由納米銀顆粒構(gòu)成，頂部是兩個(gè)聚合物為銦鎵，量子點(diǎn)是納米級硒化鎘顆粒，外殼是硫化鋅包裹，上下電極連接后，硒化鎘納米顆粒發(fā)出不同的可見光，將QD-LED打印到具有曲線形表面的裝置上，如接觸透鏡。該技術(shù)將擴(kuò)大到3D打印其他的有源器件，如MEMS、晶體管、太陽能電池等。一旦產(chǎn)業(yè)化將是顛覆性創(chuàng)新技術(shù)。

 

紫外光（UV）QD-LED：美國圣母大學(xué)正在開發(fā)氮化鎵QD，其電子空穴通過隧道貫穿（電子穿透墊壘的現(xiàn)象），不是傳統(tǒng)的漂移擴(kuò)散。可發(fā)紫外光（UV）的LED，取得很大進(jìn)展，有詳細(xì)的文章報(bào)導(dǎo)。

 

量子點(diǎn)混合LED：日本廣島大學(xué)研究量子點(diǎn)無機(jī)/有機(jī)混合發(fā)光二極管，可發(fā)出白光、藍(lán)光，電源電壓6V，有效發(fā)光量的78%來自硅量子點(diǎn)，提高輸出功率密度350倍。新型LED在常溫常壓下通過溶液加工過程，號稱是照明系統(tǒng)上一場新的革命。

 

量子點(diǎn)電激發(fā)藍(lán)光LED：臺東大學(xué)與遠(yuǎn)東科大合作研究，以膠體量子點(diǎn)硫化鎘、硫化鋅制作出電激發(fā)藍(lán)光二極管，恒光電器，以類似有機(jī)的無機(jī)材料做出來，可靠性高，可取代OLED在平板上的應(yīng)用。

 

量子點(diǎn)背光技術(shù)：嵌入量子點(diǎn)背光源，采用嵌入量子點(diǎn)的光學(xué)薄膜（QDEF）應(yīng)用于LCD背光源，量子點(diǎn)在藍(lán)光LED背光的照射下，星級酒店照明燈具，發(fā)出紅光、綠光形成RGB白光。提高LED發(fā)光效率，提升LCD色彩飽和度，將LCD色域提升30%，也增加背光亮度，降低能耗，并已產(chǎn)業(yè)化。預(yù)計(jì)這種彩電2015年生產(chǎn)130萬臺，2018年達(dá)1870萬臺。

 

第二代量子點(diǎn)顯示技術(shù)：浙大兩個(gè)研究小組合作開發(fā)，將量子點(diǎn)放入溶液中，具有晶體和溶液的雙重性能，工程照明，原理上讓電子減緩“步伐”，促使電子與空穴有效相會復(fù)合，大大提升量子點(diǎn)LED效率、性能和穩(wěn)定性，發(fā)光量子效率可達(dá)100%，RGB彩色豐富。應(yīng)用于顯示和照明上取得突破。

 

石墨烯發(fā)光技術(shù)：發(fā)現(xiàn)石墨烯發(fā)光是個(gè)新的突破，另外可在石墨烯襯底上生長第三代半導(dǎo)體。