深度：白光LED发展现状及存在问题情况
2015/7/30
摘要： LED出现较早，但是其快速发展需要追溯到上世纪末期，美国 、日本、德国等国家竞相展开LED和半导体技术的研究，推进了LED快速的发展 。
LED出现较早，但是其快速发展需要追溯到上世纪末期，美国、日本 、德国等国家竞相展开LED和半导体技术的研究 ，推进了LED快速的发展 。1992年出现了GaAllnP黄色LED，1993年Nichia公司(日本)，对LED的技术和材料进行了革新，奠定了现代LED的基础，促进了全彩化的诞生 。如今，白光LED已经具有超高的亮度 ，其器件结构也发生了很大改变，LED的超高亮度和丰富色彩 ，促进其应用在社会各行业及产业中。
1、白光LED现状
上个世纪末期 ，GaAIInP四元系和GaN材料的成熟利用，带动了白光LED的快速发展 ，至本世纪初，白光LED已经突破了技术的束缚，拥有了各种各样的颜色，并实现了批量生产 。此外，LED生产中引进有机物气相外延和分子束外延技术(MOCVD和MBE)，使得LED的亮度和色彩饱和度得到了很大提升。MOCVD技术属于材料生长技术，可以生长成单原子层厚度的完整晶体，同时在材料生长中也利用了价制膜层厚度控制技术——MBE，实现了对芯片结构进行定向控制 ，可以批量生产出多量子阱等复杂的结构。如今LED已经拥有了不同的颜色，如GaAllnP红、绿光等，同时LED也具有了超高的亮度。近年来，响应低碳经济的号召，白光LED以高能效的优点成为了重要的光源，同时也吸引了半导体市场的注意力，因而出现了较多LED企业与半导体企业合作的案例，彻底改变了LED光源的生产模式 。
我国政府早在十多年前，就启动了“国家半导体照明工程”计划，开始深入的探索半导体照明技术。因而 ，我国白光LED产业开始引进高新技术 ，并积极探索争取攻破关键难点，尽快掌握核心技术 。近十年来，我国白光LED已经实现了全彩化和超高亮度 ，并建立起了一个完整的LED产业 。目前，白光LED已经覆盖社会各领域，白光LED已经与人们的生活紧密的联系在一起 ，白光LED的功能不仅是照明 ，还是很多行业的重要元件，白光LED的身影出现在电视 、手机、汽车照明 、高精度仪器等领域中，奠定了白光LED的良好发展态势。
2 、白光LED存在的问题
2.1白光质量有待提高，需规范改善参数设计
所谓白光LED，需要对多种颜色进行调整，从而使其发出需要的白光，由此可知，多种颜色光的混合比例是非常重要的 。为了保证白光的质量，通常采用一些参数进行评价，如色坐标、显色指数等。若光的混合比例设计不当，或随着使用芯片等器件的老化 ，LED的白光可能出现变化，达不到既定的设计要求，进而影响正常使用。但是事实上，由于对色温、显色指数的控制效果不佳，较容易出现LED白光不符合要求的现象。此外，由于白光LED多作照明光源，因而必须提高设计要求 ，保证设计的严谨性，进而控制好白光LED的发光质量。
2.2光通量和发光效率有待提高 ，需设计大功率型芯片
在发光效率方面，白光LED与白炽灯相比效率较高，但是其发光效率低于荧光灯、节能灯类光源;在光通量方面 ，白光LED光通量较少 ，远远低于白炽灯 、荧光灯、节能灯 。这些问题限制了白光LED使用范围，因此要对白光LED进行改进。首先 ，要给予白光LED的芯片进行改进，设计大功率型的芯片，同时要保证芯片高质量、大尺寸，这样才能提升内量子效率，进而增加发光功率。但是 ，发光功率增加，必然会带来热量增加问题，进而导致芯片老化加速，因而要深入研究光能和热能的转化问题。同时，由于白光LED多为多个LED灯泡组装使用，所以也使LED热量也会聚集在一起，因而必须要LED组装的散热问题 ，这样才能既保证发光效率提高 ，有保障白光LED稳定性。
2.3工作寿命有待提高 ，需提升加强产品可靠性
虽然我国自主生产的白光LED寿命较长 ，但是与节能灯等相比差异不大，无法凸显白光LED的优势 。理论上 ，白光LED的寿命应远远高于节能灯，但是LED实际工作中却达不到应有的寿命 。为此 ，我国LED研究者，要注意优化产品设计 ，提升白光LED的实际寿命。国外对白光LED老化机理的研究较多，可以为我国LED设计提供一些启示。当前 ，我国LED产品趋向于大功率方向发展 ，老化问题也更加严重，因而老化机理研究也更加迫切 。
2.4荧光粉有待改善，需促进新产品
虽然我国白光LED发展较快 ，但是受蓝光芯片设计制造能力的制约 ，导致我国白光LED的产品只能占有中低端市场。在蓝光芯片设计中 ，荧光粉是重要的发光物质 ，其作用是负责芯片发出蓝光转换成黄光，而我国蓝光芯片的荧光粉发光效率并不高。因而，在推进芯片更新和优化的过程中，也要注意挑选更加稳定的荧光粉品质，以提高转换效率。目前，紫外线激发的荧光粉受到国内外研究者的肯定，我国可以深入该方向进行研究，尽快开发出新的白光LED产品。
3 、结语
白光LED作为重要的半导体科研成果 ，对我国照明行业的发展具有强大的推动作用，因而我国要提升芯片设计制造能力，推进LED产业走向高端化。同时，我国半导体科研人员 ，也要针对白光LED技术存在的问题，积极进行研究和探讨，争取尽快解决白光LED的问题，使我国LED技术成为世界LED产业中的领先者。