文档介绍：1 Π
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中国照明电器

CHINA LIGHT &LIGHTING 1
功率型白光 LED 研究进展
郑代顺钱可元
(清华大学深圳研究生院半导体照明实验室广东深圳 518055)
摘要
综述功率型白光 LED 的研究现状和存在的问题,并着重从 LED 芯片、封装技术和半导体照明灯
具三个方面对白光 LED 的研究方向进行详细的评述。为实现节能、高效、环保的半导体照明,在芯片
方面重点开发功率型高效蓝光和紫外 LED 芯片的半导体照明光源,提高其发光效率;在封装方面研
究照明用功率型 LED 的封装技术,并提高其光提取效率和空间色度均匀性和改善散热技术;在 LED
灯具方面开发功率型白光 LED 的半导体照明系统,设计 LED 专用驱动模块,研究半导体照明灯具的
散热技术及其可靠性和色度均匀性问题,解决太阳能电池系统与 LED 照明系统的集成技术,以及降
低半导体照明灯具的成本价格等是我们今后研究的重点。
关键词白光 LED 半导体照明固体光源
态冷光源。业内普遍认为,如同晶体管替代电子管一
前言
样,半导体灯取代传统的白炽灯和荧光灯,也是大势
人类第一次观察到半导体材料的发光现象是在所趋[1] 。
1907 年,但全球第一款商用发光二极管(LED) 的问世半导体 LED 照明光源具有广阔的应用前景,主
是在 1965 年。随后不久 Monsanto 和惠普公司推出了要可用作城市改建、扩建工程等建设项目中所需的特
用 GaAsP 材料制作的商用 LED。这些早期的红色种光源、宣传橱窗的装饰照明灯、体育场馆的过道引
LED 的发光效率约为 0 1lm W ,比普通白炽灯的发光路灯、停车场道路指示灯、公共信息指示牌内部照明
效率(约 15lm W) 还要低 100 多倍。1968 年,LED 的灯、草坪灯、庭院灯、壁灯、埋地灯、围墙灯、建筑物内
研究取得了突破性进展,利用氮掺杂工艺使 GaAsP 部紧急出口指示牌、用作高速公路及其它高级公路的
LED 的发光效率达到了 1lm W ,并且能够发出红、橙交通信号灯、指示牌及护栏灯、立交桥、广告牌等公共
和黄色光。到 1971 年,业界又推出了具有相同效率设施的照明灯、城市夜景装饰灯和用于其它城市景观
的 GaP 绿色 LED。1972 年开始有少量 LED 用作钟表照明灯具等等。
和计算器的显示屏。几乎与此同时,惠普与德州仪器
1 白光 LED 的工作原理和评价指标
公司也推出了带 7 段红色 LED 显示屏的计算器。
随着第二代半导体材料氮化镓的突破和蓝、绿发 1 1 白光 LED 的工作原理
光二极管的问世,在与人类生产、生活息息相关的照 LED 是一种固体光源,它是利用半导体 P - N 结
明领域,正在孕育着第二次产业革命———照明技术革制成的发光器件。在正向导通时,半导体中的少数载
命,其标志是基于白光 LED 的半导体灯逐步取代白流子和多数载流子复合,释放出的能量以光子或部分
炽灯和荧光灯。半导体照明采用 LED 作为新型光以光子的形式发射出来。这种发光效应也可称为注
源,同样亮度下,耗电仅为普通白炽灯的 1/ 10 ,而寿入电致发光。由于不同半导体材料的带隙能