LED前沿技术和应用前景

LED前沿技术和应用前景金鹏博士北京大学深圳研究生院，副教授深圳市半导体行业协会，秘书长深圳市照明学会，理事2009.2.22讨论的问题LED的优点和应用LED产业链LED的前沿技术•芯片•封装•材料•视觉LED科技展望LED光源优点•抗震动，体积小，方向性好。•光强可调PWM且无颜色变化。•颜色鲜艳，无需滤光片。•可在低温下启动－40oC•快速点亮40ns，•没有紫外，红外线成分，冷光源。•无水银•长寿命•低耗电和维护成本LED照明的广泛应用LED产业链LED产业链上游外延-芯片提高导热率，出光率，抗静电；降低Vf，成本中游封装材料，工艺，性能下游灯具，工程光，机，热，电LED科技路线图Source:Ledsmagazine前沿技术－LED芯片光通量12mil7mil6mil8mil150µm175µm200µm300µm20mil30mil40mil500µm700µm1000µm价格&每片光通量上升；成品率下降EvolutionofEfficiency前沿技术－大晶片发光效率051015202530354019981999200020012002200320042005ExternalQuantumEfficiency[%]0246810121416182022OpticalPower@20mA[mW]Standardextr=25%ATONextr=52%NOTAextr=60%ThinGaNextr=75%int=44%Source:Osram前沿技术－白光色温控制前沿技术－园片级封装自成透镜，低成本，集成度高Rickylee,HKUST前沿技术－芯片级荧光粉Cree,2008前沿技术－材料导热材料•金属•石墨•BeO•陶瓷•纳米材料封装材料－硅胶应力消除(-40to200oC)高温稳定性耐湿气物理特性，•热膨胀系数•Tg固化温度•硬度•折射率（1.4~1.6)•粘度，固化时间荧光粉•专利•效率，•多基色，•色温漂移前沿技术－大功率LED封装光通量（瓦数）发光效率（节能）散热（材料，界面）色温（显色指数，视觉）光型（灯具应用）成本(原材料及生产成本）可靠性（光率，抗UV，ESD，机械强度）可应用性（二次光学，SMT）大功率LED封装趋势光效最优光通量最大每瓦成本最低应用型芯片，材料，工艺多芯片前沿技术－LED极限光效和显色指数RGB配白光理想值CRI=89,371lm/W红465nm56lm/W15lm260mW绿546nm634lm/W241lm370mW蓝614nm309lm/W115lm370mW色温发光效率平均CRI全普朗克2856K171006504K95100380~780nm部分普朗克2856K1541006504K193100430~660nm部分普朗克2856K334956504K30595前沿技术－中间视觉下优化前沿技术－中间视觉下的LED光视效能40045050055060065070075002004006008001000120014001600luminousefficacy(lm/w)wavelength(nm)x=0x=0.01x=0.05x=0.1x=0.25x=0.5x=0.75x=1LED科技展望－成本迅速降低，灯具光效超过150lm/W－宽光谱光源（QD，RGB合一芯片）－电路控制与光源芯片结合，智能光源－视觉友好光源（高CRI，中间视觉）－深圳成为中国LED科技中心－新材料（高导热，荧光粉，高折射率）