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高出光效率LED芯片

近年來,半導(dǎo)體光源正以新型固體光源的角色逐步進(jìn)入照明領(lǐng)域。由于半導(dǎo)體照明具有高效、節(jié)能、環(huán)保、使用壽命長、響應(yīng)速度快、耐振動(dòng)、易維護(hù)等顯著優(yōu)點(diǎn),所以在國際上被公認(rèn)為最有可能進(jìn)入通用照明領(lǐng)域的新型固態(tài)冷光源。隨著其價(jià)格的不斷降低,發(fā)光亮度的不斷提高,半導(dǎo)體光源在照明領(lǐng)域中展現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用前景。業(yè)界普遍認(rèn)為,半導(dǎo)體燈取代傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈,是大勢(shì)所趨。而半導(dǎo)體發(fā)光二極管（Light Emitting Diode , 簡稱LED）被認(rèn)為是最有可能進(jìn)入普通照明領(lǐng)域的一種綠色照明光源，按固體發(fā)光物理學(xué)原理,LED發(fā)光效率能近似100 % ,并具有工作電壓低、耗電量小、發(fā)光效率高、響應(yīng)時(shí)間極短、光色純、抗沖擊、性能穩(wěn)定可靠及成本低等優(yōu)點(diǎn),因此被譽(yù)為21 世紀(jì)新光源,有望成為繼白熾燈、熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈之后的第四代光源。雖然LED具有以上的很多優(yōu)點(diǎn)，但是發(fā)光效率和使用壽命仍是制約其普及應(yīng)用的主要因素。目前國內(nèi)大多致力于LED外部封裝結(jié)構(gòu)的研究，而公司里多采用進(jìn)口芯片，如cree芯片，再在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行外部封裝結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)。而即便是散熱好，壽命長，取光效率比較好的封裝結(jié)構(gòu)，國內(nèi)所能達(dá)到的水平也就是剛剛超出100lm/w。主要原因在于其封裝材料的選擇和封裝結(jié)構(gòu)的不合理性，浪費(fèi)了芯片的出射光，從而降低了取光效率。而國外LED不僅在外部封裝結(jié)構(gòu)，而且在芯片方向都明顯優(yōu)于國內(nèi)水平，所以基本壟斷國內(nèi)LED的市場，尤其對(duì)于功率型白光LED的壟斷相當(dāng)嚴(yán)重。而這些高亮度半導(dǎo)體LED芯片生產(chǎn)技術(shù)掌握在以美國Cree和Lumileds、日本的Nichia和Toyoda Gosei，以及歐洲的Osram等為首的少數(shù)大公司手中。現(xiàn)在功率型白光LED 的光效已提高到80～100lmPW,而真正能夠取代白熾燈和熒光燈進(jìn)入通用照明市場,其光效需要達(dá)到150lm/ W。這一方面要求在芯片的制作上不斷提高LED 的量子效率,同時(shí)還要求在LED 的封裝及燈具的設(shè)計(jì)制作過程中盡可能提高出光效率?，F(xiàn)有的LED出光效率低的原因之一是，LED芯片的折射率較高，LED發(fā)出的光在出射芯片的時(shí)候，有相當(dāng)一部分光被芯片與外界（環(huán)氧樹脂）的界面反射。本產(chǎn)品是通過特殊鍍膜方法，使LED芯片出光效率提高了10%?？梢杂行У脑黾覮ED的使用壽命，達(dá)到2萬小時(shí)以上，而且可以使發(fā)光效率達(dá)到120lm/w到160lm/w。擁有這樣長壽命和高出光效率的白光LED，必將引領(lǐng)整個(gè)照明市場，必將產(chǎn)生豐厚的利潤，具有非常好的發(fā)展前景。

上海理工大學(xué) 2021-04-11

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