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盘点九大技术创新打破LED行业“天花板”

时间:2018年01月03日 信息来源:互联网 【字体: 打印】 【关闭
 

在常规的LED显示屏产品中主要是品质在提升,但创新其实并不多,大都是将行业里在高端LED全彩显示屏上已经得到验证、越来越成熟的技术拿来使用。这些可以作为营销的卖点,但不是进军高端市场的钥匙。国产品牌能否把握住高端市场的机会,关键还在于能否拿出真正技术领先的、满足消费者需求的创新产品。

盘点九大技术创新打破LED行业“天花板”

LED正在打破各种障碍,起初它只是开关面板上微小的红色指示灯,如今到处都有它的身影,从屏幕到墙壁、天花板再到可穿戴设备。LED正高速前进,不断产生新的突破和创新。下面就简要介绍LED技术的一些进展,这些有望让我们的世界变得更加美好。

1、全球首款全彩色氮化镓基LED

南加利福尼亚州Ostendo EpiLab实验室研发了全球首款RGB LED。这款LED基于GaN技术,采用三种特定材料组成量子结构,可以发出不同颜色的光,彩色LED可以单独发光或混合发光。传统的LED通常是单色的,并且只能发射单个波长。要实现多彩的RGB照明效果,需要使用多个LED来混合实现所需的颜色。

颜色是由LED的磷光体涂层或基底材料决定。只有少数研究人员尝试制造出能够发射全范围RGB颜色的单一LED芯片。

2、GaN让绿光LED更亮

伊利诺伊大学香槟分校的电子和计算机工程科学家开发了一种新方法,可以制造更亮、更高效的绿光LED。采用业界标准的半导体生长方法,在硅衬底上生长氮化镓(GaN)立方晶体,为固态照明产生强大的绿光。

通常,GaN形成两种晶体结构之一:六方晶体或立方晶体。六方形GaN在热力学上是稳定的,并且是在半导体应用中使用的常规形式。但是,六方型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,防止它们结合,从而降低光输出效率。

3、使用新材料制造高效的白光LED

台湾清华大学的研究人员最近在科学杂志ACS Nano上发表了一篇论文,他们成功地使用新材料而不是稀土金属来制成白光LED产品。这个LED基本上由碱金属锶制成,结合了金属有机框架(MOF),在MOF的上下层分别结合了石墨烯和其它材料,制成了白光LED。由新材料制成的LED可以发出与自然光相似质量的光束,并且不会发出强烈的蓝光。流明效率显著提高,因为它不必过滤掉其他颜色。

4、日本研发没有稀有元素的红光LED

东京工业大学和京都大学共同宣布已研发出不使用昂贵稀有元素的红色发光半导体。

研究人员正在转向使用地球上丰富的元素作为替代方案,例如使用氮和锌成分作为筛选方法的标准。 低成本的材料可以降低红光LED和太阳能电池的生产成本。

5、混合纳米晶体LED抑制效率下降

南京大学的研究人员发现了混合纳米晶体的一种新应用,可用于填充InGaN或GaN LED结构的洞孔,以显著提高白光LED的流明效率。

这些研究发表在《应用物理快报》上,指出提高色彩转换效率(CCE)的关键是由有效的非辐射共振能量转移决定的,而不是结合蓝光InGaN/GaN LED,或向下转换材料(如磷或甚至半导体奈米晶体)。

6、UV LED自由曲面配光技术的进步

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。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UV LED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。

7、LED散热装置的新突破

中国轻工业联合会高级工程师李宽安介绍了一种具有自主知识产权的创新LED散热技术。这些公司能够成功地消除所有障碍,并使用线材形式及风扇强制方式散热,并获得良好的散热效果。发明人张逸兴指出,该设计解决了散热问题,满足了“高效、高可靠、低成本”的LED驱动电源需求,从根本上解决了LED发展的两大难题。

8、新材料为白光LED提供更长的寿命

温州大学化学与材料工程学院教授向卫东发明了创新材料,使LED灯具的使用寿命延长了近10年。长时间照明使得这种材料可以更广泛地应用于豪华汽车、高速铁路、飞机、地铁和其他照明应用。

向卫东花了很多年的时间在一个可以在2000℃高温下合成的单个LED芯片上发黄光。如果一个蓝光LED芯片与一个5.5mm×5.5mm的24W光源在单个芯片上配对,黄光单晶材料可以稳定地发出白光。由于芯片耐热阻,导电率高,LED灯具的弹性会更大,寿命更长。LED灯泡在长时间照明后不易被高温损坏,非常适合豪华车、汽车灯、高速铁路、飞机和潜艇的照明应用

9、奔驰推出独立控制的LED头灯

奔驰推出带有84颗LED光源的多光束LED前大灯,从而实现更高的光输出分辨率。这样可以使其他道路使用者更好地防止眩目,同时改善驾驶员前方道路的照明。

由于光分布完全可自由配置,因此可以首次以完全数字模式实现智能照明系统的所有高光束和低光束功能,而无需任何机械作动器。这将使大量新的自适应照明功能成为可能,将使夜间驾驶更安全。

这项技术正在快速发展:很快,每个LED芯片上有1024个可单独控制的像素,将进一步改善夜间能见度,从而进一步提高安全性。 英飞凌、欧司朗、Fraunhofer Gesellschaft IZM、Hella和戴姆勒等合作伙伴在“μAFS”研究项目中取得了突破,这种新型LED芯片结构非常精细。单片结构的像素LED半导体层建立在硅衬底上,通过集成电路,每个LED芯片允许选择性地控制1024个单独可寻址的像素。

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