在常規(guī)的LED顯示屏產(chǎn)品中主要是品質(zhì)在提升,但創(chuàng)新其實并不多,大都是將行業(yè)里在高端LED全彩顯示屏上已經(jīng)得到驗證、越來越成熟的技術拿來使用。這些可以作為營銷的賣點,但不是進軍高端市場的鑰匙。國產(chǎn)品牌能否把握住高端市場的機會,關鍵還在于能否拿出真正技術領先的、滿足消費者需求的創(chuàng)新產(chǎn)品。
LED正在打破各種障礙,起初它只是開關面板上微小的紅色指示燈,如今到處都有它的身影,從屏幕到墻壁、天花板再到可穿戴設備。LED正高速前進,不斷產(chǎn)生新的突破和創(chuàng)新。下面就簡要介紹LED技術的一些進展,這些有望讓我們的世界變得更加美好。
1、全球首款全彩色氮化鎵基LED
南加利福尼亞州Ostendo EpiLab實驗室研發(fā)了全球首款RGB LED。這款LED基于GaN技術,采用三種特定材料組成量子結(jié)構(gòu),可以發(fā)出不同顏色的光,彩色LED可以單獨發(fā)光或混合發(fā)光。傳統(tǒng)的LED通常是單色的,并且只能發(fā)射單個波長。要實現(xiàn)多彩的RGB照明效果,需要使用多個LED來混合實現(xiàn)所需的顏色。
顏色是由LED的磷光體涂層或基底材料決定。只有少數(shù)研究人員嘗試制造出能夠發(fā)射全范圍RGB顏色的單一LED芯片。
2、GaN讓綠光LED更亮
伊利諾伊大學香檳分校的電子和計算機工程科學家開發(fā)了一種新方法,可以制造更亮、更高效的綠光LED。采用業(yè)界標準的半導體生長方法,在硅襯底上生長氮化鎵(GaN)立方晶體,為固態(tài)照明產(chǎn)生強大的綠光。
通常,GaN形成兩種晶體結(jié)構(gòu)之一:六方晶體或立方晶體。六方形GaN在熱力學上是穩(wěn)定的,并且是在半導體應用中使用的常規(guī)形式。但是,六方型GaN較容易出現(xiàn)偏振現(xiàn)象,內(nèi)部的電場將負電子與正電子分開,防止它們結(jié)合,從而降低光輸出效率。
3、使用新材料制造高效的白光LED
臺灣清華大學的研究人員最近在科學雜志ACS Nano上發(fā)表了一篇論文,他們成功地使用新材料而不是稀土金屬來制成白光LED產(chǎn)品。這個LED基本上由堿金屬鍶制成,結(jié)合了金屬有機框架(MOF),在MOF的上下層分別結(jié)合了石墨烯和其它材料,制成了白光LED。由新材料制成的LED可以發(fā)出與自然光相似質(zhì)量的光束,并且不會發(fā)出強烈的藍光。流明效率顯著提高,因為它不必過濾掉其他顏色。
4、日本研發(fā)沒有稀有元素的紅光LED
東京工業(yè)大學和京都大學共同宣布已研發(fā)出不使用昂貴稀有元素的紅色發(fā)光半導體。
研究人員正在轉(zhuǎn)向使用地球上豐富的元素作為替代方案,例如使用氮和鋅成分作為篩選方法的標準。 低成本的材料可以降低紅光LED和太陽能電池的生產(chǎn)成本。
5、混合納米晶體LED抑制效率下降
南京大學的研究人員發(fā)現(xiàn)了混合納米晶體的一種新應用,可用于填充InGaN或GaN LED結(jié)構(gòu)的洞孔,以顯著提高白光LED的流明效率。
這些研究發(fā)表在《應用物理快報》上,指出提高色彩轉(zhuǎn)換效率(CCE)的關鍵是由有效的非輻射共振能量轉(zhuǎn)移決定的,而不是結(jié)合藍光InGaN/GaN LED,或向下轉(zhuǎn)換材料(如磷或甚至半導體奈米晶體)。
6、UV LED自由曲面配光技術的進步
中國科學院重慶綠色智能技術研究院集成光電技術研究中心在紫外LED自由曲面配光技術的應用研究中取得重要進展,成功將紫外LED光源用于曝光機領域,產(chǎn)品已在PCB、液晶面板、觸摸屏等行業(yè)獲得應用。傳統(tǒng)的平行光曝光機采用高壓汞燈作為光源,其壽命只有1000小時,耗電高,且有污染。采用UV LED替換汞燈光源,壽命可達汞燈的50倍,耗電量可減少90%,大幅降低企業(yè)生產(chǎn)成本,環(huán)保無污染。
目前,重慶研究院已突破LED多自由曲面精確配光、適用于紫外波段的無機光學元件加工等關鍵技術,首次研發(fā)出基于紫外LED的平行光曝光頭,平行半角可控制在±2°以內(nèi),照明不均勻性小于3%,照明強度高達40mW/cm2。
7、LED散熱裝置的新突破
中國輕工業(yè)聯(lián)合會高級工程師李寬安介紹了一種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新LED散熱技術。這些公司能夠成功地消除所有障礙,并使用線材形式及風扇強制方式散熱,并獲得良好的散熱效果。發(fā)明人張逸興指出,該設計解決了散熱問題,滿足了“高效、高可靠、低成本”的LED驅(qū)動電源需求,從根本上解決了LED發(fā)展的兩大難題。
8、新材料為白光LED提供更長的壽命
溫州大學化學與材料工程學院教授向衛(wèi)東發(fā)明了創(chuàng)新材料,使LED燈具的使用壽命延長了近10年。長時間照明使得這種材料可以更廣泛地應用于豪華汽車、高速鐵路、飛機、地鐵和其他照明應用。
向衛(wèi)東花了很多年的時間在一個可以在2000℃高溫下合成的單個LED芯片上發(fā)黃光。如果一個藍光LED芯片與一個5.5mm×5.5mm的24W光源在單個芯片上配對,黃光單晶材料可以穩(wěn)定地發(fā)出白光。由于芯片耐熱阻,導電率高,LED燈具的彈性會更大,壽命更長。LED燈泡在長時間照明后不易被高溫損壞,非常適合豪華車、汽車燈、高速鐵路、飛機和潛艇的照明應用
9、奔馳推出獨立控制的LED頭燈
奔馳推出帶有84顆LED光源的多光束LED前大燈,從而實現(xiàn)更高的光輸出分辨率。這樣可以使其他道路使用者更好地防止眩目,同時改善駕駛員前方道路的照明。
由于光分布完全可自由配置,因此可以首次以完全數(shù)字模式實現(xiàn)智能照明系統(tǒng)的所有高光束和低光束功能,而無需任何機械作動器。這將使大量新的自適應照明功能成為可能,將使夜間駕駛更安全。
這項技術正在快速發(fā)展:很快,每個LED芯片上有1024個可單獨控制的像素,將進一步改善夜間能見度,從而進一步提高安全性。 英飛凌、歐司朗、Fraunhofer Gesellschaft IZM、Hella和戴姆勒等合作伙伴在“μAFS”研究項目中取得了突破,這種新型LED芯片結(jié)構(gòu)非常精細。單片結(jié)構(gòu)的像素LED半導體層建立在硅襯底上,通過集成電路,每個LED芯片允許選擇性地控制1024個單獨可尋址的像素。