一文盘点2016年突破性LED相关技术

　　2016年即将画上句号，回顾LED行业一整年的发展，在诸多技术难题上获得了喜人的突破。据在线君不完全统计，2016年到目前为止，LED行业获得了十余项突破性LED相关技术。

　　美研究人员放大招，或可让LED达到零光衰？

　　伊利诺大学香槟分校研究人员发展出一种新的方法，提升绿光LED亮度并且提高其效率。使用产业内标准的半导体长晶技术，研究人员在硅基板上制造氮化镓（GaN）晶体，这种晶体能够产生高功率的绿光，应用于固态照明。

　　伊利诺大学的电气与计算机工程系助理教授Can Bayram表示：“这是一个具有突破性的制程，研究人员成功在可调式的CMOS硅制程上生产新的原料，也就是方形氮化镓 （cubic GaN），这种原料主要用于绿色波长射极。”

　　通常GaN形成一至两种晶体结构，六方形或立方体。六方形GaN为热稳定，且是传统半导体的应用。不过，六角形GaN较容易出现偏振现象，内部的电场将负电子与正电子分开，防止他们结合，因此而造成光输出效率下降。

　　Bayram和Liu相信他们的方形GaN晶体可能可以成功让LED达到零光衰（droop）。对绿色、蓝色或UV LED而言，这些LED的发光效率都会随着通过电流的输入而逐渐衰退，也就是所谓的光衰。

　　业界首个单晶全彩LED问世

　　南加州Ostendo TechInc.所属磊晶实验室（Ostendo EpiLab.）研发出世界第一个全彩LED。他们使用氮化镓材料研发出三种特殊的量子结构，可以发出三种不同颜色的光，可以独立射出也可以混合发射。由于LED有省电和寿命长的特性，采用全彩LED制成的全LED显示器，将可能取代目前使用的液晶技术（LCD），甚至超越有机发光二极体（OLED）。

　　紫外LED自由曲面配光技术应用取得新进展

　　在重庆市科技计划项目支持下，中国科学院重庆绿色智能技术研究院集成光电技术研究中心在紫外LED自由曲面配光技术的应用研究中取得重要进展，成功将紫外LED光源用于曝光机领域，产品已在PCB、液晶面板、触摸屏等行业获得应用。相关成果已获得国家专利授权（专利号：用于紫外LED准直的透镜201320875490.0、高均匀度的紫外LED曝光头201420651432.4）。

　　传统的平行光曝光机采用高压汞灯作为光源，其寿命只有1000小时，耗电高，且有污染。采用UVLED替换汞灯光源，寿命可达汞灯的50倍，耗电量可减少90%，大幅降低企业生产成本，环保无污染。

　　目前，重庆研究院已突破LED多自由曲面精确配光、适用于紫外波段的无机光学元件加工等关键技术，首次研发出基于紫外LED的平行光曝光头，平行半角可控制在±2°以内，照明不均匀性小于3%，照明强度高达40mW/cm2。

　　Saphlux研发新技术 攻克中村修二未解难题

　　2014年成立的Saphlux通过多次试验，终于在今年初找到了解决方法（涉及商业机密赞不方便对外透露），打破了原有的半极性氮化镓材料生长模式，不仅可以在标准的大尺寸蓝宝石衬底上直接生长半极性氮化镓，还能直接控制晶体生长的方向和形状。

　　这一底层技术的突破，意味着有望突破第一代材料量子效率下降和绿光光隙的瓶颈，制成下一代大功率、高光效的LED和激光产品，尤其是对医疗、户外等对照明要求高的领域意义重大。

　　使用新材料制作白光LED 发光率大幅提升

　　最近，***清华大学的研究者在《ACS Nano》上发表了一篇文章，其中指出研究者使用稀土元素以外的材料制作出了可以发白光的LED产品。这个LED以碱金属锶为基础，搭建了金属有机框架（MOF），在MOF的上下分别结合了石墨烯等材料，构成了可以直接发出白光的LED。新材料发射出的光线与自然光非常贴近，不会有强烈的蓝色光出现。由于不用遮挡其他颜色光，发光效率得以大大提升。

　　日本研发出不使用稀有元素的红光LED

　　据日本共同社报道，日本东京工业大学与京都大学的研究小组21日发布消息称，已研发出不使用高价稀有元素的红色发光半导体。据悉，今后有望利用地球上蕴藏量丰富的氮制成的氮化物，以低廉的成本运用于红色发光二极管（LED）与太阳能电池。

　　研究发现混合奈米晶体LED设计可抑制效率下降

　　南京大学（NJU）的研究人员们采用一种混合奈米晶体的途径，在氮化铟镓（InGaN）/氮化镓（GaN）蓝光LED结构的奈米孔洞中填充奈米晶体，据称可大幅提高白光LED的效率。

　　他们在发布于《应用物理快报》（Applied Physics Letters）的研究中指出，提高色彩转换效率（CCE）的关键取决于有效的非辐射谐振能量转移，而不是在结合蓝光InGaN/GaN LED与向下转换材料（如磷或甚至半导体奈米晶体（NC）等）时经常发生的辐射泵。

　　南工大科研团队成功研制最高效钙钛矿LED

　　从南京工业大学获悉，江苏省柔性电子重点实验室黄维院士、王建浦教授团队在钙钛矿发光二极管（LED）研究领域取得重大突破，他们创新性地设计并制备了一种具有多量子阱结构的钙钛矿LED，其器件效率和稳定性远超国际同行报道的其他钙钛矿LED。

　　据介绍，该工作为钙钛矿材料及其在发光领域的研究开拓了新的研究方向，有望在进一步深入研究的基础上，在未来实现产业化。

　　瓦克推出新款LED封装用硅橡胶

　　慕尼黑的瓦克化学集团成功开发出两种新的LED封装用材料。这两种名为LUMISIL740和LUMISIL770的有机硅封装材料可固化成高透明的有机硅弹性体，并能够承受极高的工作温度和强烈的光线辐射，而不黄变或脆化，尤其适用于对高效LED进行封装。LUMISIL740和LUMISIL770这两种新的LED封装材料均为双组分配方，可在室温条件下通过铂催化加成反应进行交联，其硫化胶能够达到聚二甲基硅氧烷典型的1.41的折射率，属“正常折射系数类”封装材料（Normal Refractive Index Encapsulant）。它们能够有效地保护LED敏感的半导体芯片不受环境影响，也可用作荧光染料的载体，有针对性地改变LED光线的颜色。

　　台研究人员开发出新型材料 助力提升LED寿命

　　目前，***研究人员已经开发出了一种可以真正代替厚重、坚硬的铝制散热片。该研究团队声称使用聚酰胺（PA）和还原氧化石墨烯（rGO）制备的散热片，能够使LED灯内部更有效地散热。

　　同时，该研究团队已经研究出了一种热塑性材料，该材料与更昂贵的石墨烯的热性能相当，并可以采用注塑工艺成型，制品形状易于控制。该材料有助于制备低成本、重量轻、柔性的LED散热片，还提高了LED的使用寿命。

　　LED散热装置技术获得新突破

　　近期，中国轻工业联合会教授级高级工程师李宽安介绍，一种具有自主知识产权的自主创新技术成果——LED的散热装置技术，找准了照明产品目前存在问题的关键结点，成功消除障碍，采用线材形式及风扇强制方式进行散热，达到了较好的散热效果。该项成果发明人、高级工程师张逸兴表示，其不仅解决了散热问题，而且还做出了完全符合“高效、高可靠、低成本”要求的LED驱动电源，从根本上解决了制约LED发展的两个难题。

　　温大教授发明材料让白光LED灯寿命更长

　　温州大学化学与材料工程学院瓯江特聘教授向卫东，发明了新材料，能让LED灯寿命延长10年左右，并能长时间照射，让LED灯更广泛地用于高档汽车、高铁、飞机、潜艇等照明上。

　　向卫东教授花费多年精力，研究出了黄光单晶材料，该种材料是在2000℃高温的环境下生产制备而成，只要在每个LED蓝光芯片上放一片相匹配（例如24瓦单颗光源可用5.5mm×5.5mm单晶匹配）的黄光单晶材料，就能发出稳定的白光。因该晶体耐高温、导热性好等特性，可以让LED灯更加耐用，使用寿命更长，尤其可以让灯泡不会因长时间照射产生的高温导致损害，因此非常适合运用于高档汽车的车灯、高铁、飞机或是潜艇等照明上。