白光LED综述 范文 急求

白光LED综述 范文 急求

对于白光LED的开发课题来说，不仅是亮度的提高，包括均一性、演色性、长寿命化等等多个方面也都是需要强化与努力的，在过去，模拟白光的LED由于无法解决颜色的问题，所以产业界不断地提出各式各样的技术和材料，然而在白光的这个领域中成为研发焦点的，并非是LED芯片本身的效能，而是包括模块技术、封装技术，以及荧光粉和封装材料等等的问题才是重点。
提高光输出功率是重要课题

白光LED 的制造技术，从以往的蓝色LED和黄色YAG荧光粉组合成仿真白光，朝向各种不同的方向不断努力发展。以前的制造方法导致LED发光的均一性低、封装材料寿命短、更没有可耐久使用的LED特色、红色（R）及绿色（G）的成分少使得演色性下降等问题。此外对于白光LED的应用来说，不仅仅是一般照明用灯，应用包括已经扩展到移动电话用的背光、键盘背光、照相机的闪光灯、LCD-TV背光、汽车用的头灯，医疗用灯等等，所以随着应用范围的日益广泛，生产出适合不同领域的白光技术，就变得相当重要也是大家所关心的发展趋势。

这些年来，白光LED的发光效率本身确实有所上升。根据LED照明推进协会（JLEDS）的蓝图，预计在2009年左右，白光LED发光效率将有机会达到100lm/W，所以相当多的业者依照这样的期望加速开发出高于蓝图规格的新一代白光LED产品出来。以目前的制程与材料技术来看，白光LED的基板材料已经朝向采用GaN材料，来代替蓝宝石或SiC来做为芯片，期望藉此能够大幅度的提升内部量子效率，因为注入电子数相对应放出光子数的外部量子效率，是由内部量子效率和光的输出功率的乘积所决定，在材料特性的关系下，因此产业界都对于GaN基板抱有很大的期待。

不过虽然GaN材料具有高度的内部量子效率的特性，但是由于GaN基板的高成本关系，使得成本成为大量采用GaN材料做为基板的最大瓶颈，因此普及化的可能性在目前来说依旧不明朗。与此同时，另一方面由于期望藉由封装技术的进步来提高外部量子效率，LED业者正全力提高光的输出功率，所以如何降低LED芯片的光损失，就成了努力的目标，不断的对封装技术提出更先进的期望要求。
LED芯片和封装的技术都需要再提升

为了达到更高的光输出效率，利用基板的蓝宝石凹凸结构、覆晶的封装来提高光的输出效率正被业界积极开发中，而包括LED芯片表面的构造和光子晶体构造也有多家业者投入研究。例如，OSRAM OPTO Semiconductors所开发的「ThinGaN」LED，是在InGaN层上形成金属膜和导电载子（Carrier）的蓝宝石基板，利用金属膜所产生的镜面作用，激发出更多的光得以输出，因此根据OSRAM的推估，利用这样的方式下，LED芯片的输出功率被提高到75%。

虽然这样的制程可以改善LED芯片输出功率，但是如果在封装阶段，因为设计或采用材料不良而造成光损失增加的话，那就辜负了前段制程所做的努力。日本OMROM则是开发出新一代的封装技术制程，利用平面光源的结构来大幅度的提升外部量子效率，进而增加整体LED的光输出量。OMROM是利用透镜光学构和反射光学结构来进行组合，让芯片所产生的光，透过引导至被称为「Double Reflection光学结构」的方式，使得炮弹式LED经常因为广角造成的光损失可以藉由这个机制向外输出。OMROM更在结构表面的网眼上，进行2层反射镜构造的加工，让光行进的路线能更进一步得到提升，而获得更高的光输出效果。
封装材料和荧光粉的重要性日益增加

一般的白光LED是在陶瓷封装等的中间装配LED芯片，并且在LED芯片的周围灌入混合荧光粉的树脂，混合树脂的目的是让荧光粉的间隙被填满，并且让LED芯片所发出的热，被散热鳍片（Heat Sink）和线架（Lead Frame）等吸收，让封装内部不至于过热。这是因为用于封装材料的环氧树脂抗热性较差，往往在LED芯片本身的寿命耗尽之前就出现变色的情况，因此需要依靠散热结构的提高，使得LED芯片流过更多的电流，来增加光输出的可能。

目前已经有业者开始研究采用硅材料的可能性，因为硅材料的耐热性更高，即使在150∼180度的情况下也不会出现变色，所以正逐步代替环氧树脂用于LED的封装材料，采用硅材料的特色不仅如此，还包括400nm的短波长光线都不会被材料吸收，这对于利用紫外光LED搭配RGB荧光粉来达到散发白光的产品，是相当适合的。除了用于封装材料外，硅材料也可作为透镜、透镜固定接着剂、散热材料等等使用，对于不同材质的硅材料可以针对不同的需求来使用。

关于提高Ra的方面，荧光粉就占了相当重要的角色，为了补充模拟白光LED中缺少的R和G，目前有相当多的业者开始开发，在蓝色LED搭配使用红色及绿色的荧光粉，以及利用在紫外光LED中加入红蓝绿荧光粉的技术，藉此提高Ra值，来达到高演色性的目标。