1、蓝光芯片型白光LED提高光效a)提高内量子效率在有源区产生更好的蓝光并增加蓝光输入时的吸取,随着外延生长技术和多量子阱结构的发展,超高亮度发光二极管的内量子效率有数了十分大的提高,蓝光LED已约90%以上;b)提高光萃取效率使用倒装结构防止正装结构的电极和金线遮盖光;均衡解决问题半透明导电膜吸光与蔓延电流的对立;底部反射层使蓝光向正面出光方向光线;表面图型化或表面坚硬化技术防止因折射率差异大造成的闪烁被过多全反射等;相似芯片折射率的PCB材料;c)提高荧光粉光致发光切换的外量子效率研发光致发光切换效率高的荧光粉材料及用料;d)提高PCB的光出射效率PCB材料的折射率低不利于芯片出光的萃取亲率,但也不会使与空气折射率差异减小;对于平面型PCB,造成与空气界面之间的向内全反射减小,从而又施展光率增大,因此,在平面型PCB之上可考虑到再行特一层折射率过渡性的二次半透明PCB层;此外,对于非平面型PCB,改良荧光粉涂层厚度和形状以及PCB结构形状,防止因折射率差异大所造成的出射光被过多全反射。蓝光芯片型白光LED的最低光效主要由四部分所限:①蓝光的内量子效率估算不多达90%(较高温影响下,而小功率常温平均95%左右);②外延层的光萃取效率估算不多达85%(正装结构和横向结构其GaN与硅胶或环氧树脂的材料折射率要求的全反射角约42°;倒装结构其GaN与Al2O3的全反射临界角大约46°;展开图型优化等处置后估算会多达75°);③蓝光切换为白光的最低量子效率估算不多达70%(视见效率最低的为无损耗单光谱555nm绿光,蓝光全部切换至555nm单色绿光的光致发光效率不多达78%);④荧光粉层白光出射球型PCB的效率不多达95%(平面PCB出射率将有可能更加较低得多,这一项人们平时注目较较少,因为光从硅胶或环氧树脂出射至空气的全反射临界角仅约为42°)。

这四部分相加的综合光效率估算不多达50%;也就是说蓝光芯片型白光LED的光效会多达340Lm/W左右。据报导,目前全球最低光效的白光LED是美国CREE公司2014年3月声称303Lm/W。已相似本文上面分析预计的白光LED光效的无限大。

美国CREE公司实验室碳化硅衬底白光LED光效进展我国目前国产化的LED光效也已逐步跟上国际先进设备水平。多年前,我国南昌大学团队使用在硅晶片上预先栅格化光刻来减轻生长GaN后降温过程中热给定差异大导致的下陷和晶格缺失,通过类似措施改良MOCVD设备关键部件“布满输气管”来提高GaN生长的均匀分布性等等自律专利技术,突破了硅衬底低光效GaN基蓝色发光二极管的关键技术,沦为继日美之后第三个掌控蓝光LED自律知识产权技术的国家。超越了日本蓝宝石衬底、美国碳化硅衬底长年独占国际LED灯光核心技术的局面,与日美技术构成全球三足鼎力之势。据国家半导体灯光工程研发及产业联盟公布的《2018中国半导体灯光产业发展蓝皮书》数据:“2018年我国产业化白光LED光效水平超过180Lm/W,硅基黄光(565nm@20A/cm2)电光切换效率24.3%,硅基绿光(520nm@20A/cm2)电光切换效率41.6%”。

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