补色搭配插花:回顾：LED光效的发展历程

　　LED发展历史已经几十年,但在照明领域的应用还是新技术。随着LED技术的迅猛发展,其发光效率的逐步提高,LED的应用市场将更加广泛,特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下,LED在照明市场的前景更备受全球瞩目。面对巨大的市场机会,世界各大公司纷纷加快研发创新的步伐。大功率白光LED目前实验室里已经达到157 lm/w的水平,接近100lm/w的大功率白光LED即将进入商业化。大功率、高光效、低成本三大瓶颈正在被逐步突破。可以说,白光LED进入普通照明领域的曙光已经显现。

　　这里我们以2006年6月日亚化学发布光效100lm/W的白色LED为里程碑,对近年来LED光效发展的进程进行一个简单梳理。

　　(2008年10月)Cree发布光效达157lm/W的白色LED

　　Cree公司在瑞士召开的一个氮化镓的研讨会上宣布其白光LED的实验室水平已经达到157lm/W,其102 lm/W的产品将很快批量生产。

　　(2008年7月)东芝将上市光通量90lm的白色LED

　　东芝(美国)电子元器件公司量产上市输入电流为250mA时,光束为90lm的白光LED“TL12W02-D”。新款LED由2枚输入电流250mA时光束为40lm的该公司LED芯片封装而成。当输入电流为250mA、温度为25℃时能够得到在CIE的色度图坐标(x=0.32,y=0.31)的白光。通过使用低热阻封装,提高了散热性。工作温度范围为-40～+100℃,接合部温度最高可达到110℃。顺向电流为250mA时的顺向电压为6.8V。最大功耗为2.4W。表面安装款式的外形尺寸为10.5mm×5.0mm×2.1mm。设想将应用于产业设备和民用设备。每1万个批量购买时的价格为2.9美元。

　　(2008年5月)JLEDS修改普通照明用白光LED开发蓝图

　　日本LED照明推进协进会(JLEDS)公开了照明器具用高功率白光LED的技术开发蓝图,分别提出了白光普通产品(高效率型)、高显色型产品以及灯泡色产品(灯泡色型)截止到2020年的发光效率目标等。按照目标,2015年前后发光效率预计达到150lm/W。一般情况下,荧光灯中高效率产品的发光效率为100lm/W左右,白光LED的高效率型产品2008年内将达到100lm/W左右,高显色型将超过80lm/W,灯泡色型将达到70lm/W左右。2010年预计分别达到130lm/W左右、120lm/W左右和90lm/W以上,2015年预计分别达到160lm/W以上、140lm/W以上和130lm/W左右。关于LED照明的普及,技术开发蓝图中表示,将在发光效率超过100lm/W的2010年前后以商业设施为中心进行普及。在光质(白光LED发出的光色调等)得到改善的2015年前后,LED照明将在办公室和住宅领域得以普及。

　　技术开发规划还提到了促进普及所面临的课题。指出实现普及的最大课题是成本。LED照明器具的成本是荧光灯器具和HID器具的5～10倍。这是因为在单位亮度的光源价格(日元/lm)方面,白光LED要高出两位数,而且还需要散热板、电源及透镜等。JLEDS认为,不仅要降低光源成本,降低周边部件的成本同样也很重要。另外,室内照明十分重视色温和显色性,因此还必须改善光质。

　　(2007年9月)日亚化学发布350mA时光效134lm/W高功率白色LED

　　日亚化学工业发布了定位为1W级LED的下下一代高功率白色LED。350mA电流输入时光通量为145lm,发光效率为134lm/W。与输入电能相对应的光输出的效率为39.5%。该产品为YAG荧光体及蓝色LED芯片组和的品种,芯片尺寸为1mm见方。预定应用于一般照明设备,色温为4988K,接近一般照明设备的5000K。为方便测定,还采用了脉冲电流输入的方式。具体投产时间未定。

　　此次实现白色LED高效率化的原因是实现了所用的蓝色LED芯片的高效率化。该蓝色LED在350mA驱动时的光功率为651m/W,波长为444nm。外部量子效率为66.5%,WPE为60.3%。1A驱动时,光功率可达1.7W。此次发布的下下代产品的问题为正向电压较高。今后将着手实现外延生长方法的优化,以降低正向电压。

　　(2007年9月)西铁城电子开发出540lm照明用白色LED

　　西铁城电子开发出了输入700mA电流时可实现540lm光通量的照明用白色LED“CL-L102-C7”系列。计划从2007年10月开始供应样品,2008年1月量产供货。此次开发的白色LED是该公司正在销售的“CL-L102-C3”系列(输入350mA电流时光通量为245lm)的高功率型产品。新产品发光效率更高,输入700mA电流时为74lm/W,输入350mA电流时为90lm/W。此次的LED在光量为150lm时,输入电流可降低160mA,发光效率可大幅提高110lm/W。新产品的外形尺寸为50mm×7mm×2mm。色温为5000K,今后还将推出2900K品种。

　　(2007年8月)欧司朗发布光效达85lm/W的红色及橙色系LED

　　德国欧司朗光电半导体上市了最大发光效率高达85lm/W的AlGaInP系LED。共有5款产品,其中2款为红色,其余分别为红橙色、橙色及黄色。主要面向汽车内装照明、LED显示器及娱乐设备等。此次的LED配备有使用“Thinfilm”技术的LED芯片。通过采用该芯片,红橙色LED的发光效率提高到了该公司原产品“Lx T67F”系列的3.5倍左右。光强度的最大值及最小值、发光峰值波长及发光效率如下(均为输入20mA电流时的数值)：红色LED亮度为280～900mcd,发光峰值波长为633nm,发光效率为47lm/W;另一款红色LED相应的数值分别为355～1120mcd、625nm、65lm/W。红橙色LED为560～1800mcd、617nm、85lm/W;橙色LED为560～1800mcd、606nm、85lm/W;黄色LED为355～1120mcd、590nm、60lm/W。全部产品均采用表面贴装型封装。尺寸大小为3.5mm×2.8mm×1.9mm。放射角为120度。工作温度范围为-40～+100℃。

　　(2007年2月)CAO Group Dynasty系列LED光效达100lm/W

　　CAO Group公司的Dynasty• LED典型光效从之前的50-70lm/W上升至50-100lm/W。Dynasty系列LED将多个标准LED芯片集成在一起以实现高光能量,使得每流明成本降得比预期还低,延长了工作寿命。采用水平360度、垂直270度的蝴蝶光束光学设计,封装直径仅9mm,除传统的表面贴装外,还可进行screw-in、twist-in 贴装。其3D结构使灯泡的替换更为方便,这点对LCD背光源单个元件的换用尤为重要。产品颜色分为红光、蓝绿光、绿光、黄光和蓝光,白光色温为5000--7000K。

　　(2007年1月)Lumileds 白光LED电流350mA下光效达115lm/W

　　Philips Lumileds宣布其基于芯片的大功率白光LED(尺寸1mm x1 mm)首次突破100lm/W大关,显露出固态照明的真实潜力：在350 mA下, 光效 115lm/W(光通量为136lm)、相关色温(CCT) 4685K;2000mA下,光通量达502lm,光效为61lm/W。尤其是相关色温,其数值远低于之前报道的典型值。

　　(2006年12月)艾笛森单芯片白光LED最高亮度250lm

　　台湾封装厂艾笛森光电发表KLC8系列产品,此系列产品可提供最高达250lm@1A的单芯片封装亮度,并具有最高的发光效率100lm/W@350mA,产品寿命可达50,000小时。其大范围的动态作业特性(0mA~1A),适用于省电照明,情境照明等可调变照明灯具应用。KLC8一般出货发光效率在350mA作业电流下为85lm/W,此系列提供白光(4,500-10,000K)及暖白(2,800-3,800K)两种LED光源,暖白LED的发光效率可达70lm/W@350mA,此系列采用胶卷式封装,适用于无铅制程,具高度生产性。

　　(2006年12月)首尔半导体单芯片白光LED光效达100lm/W

　　韩国首尔半导体推出光效为100lm/W的单芯片白光LED-P4。P4在最大驱动电流下的光通量为240 lm,在350 mA下典型光效为100 lm/W ,另一种光效为80 lm/W。首尔半导体评价,传统LED可由多颗芯片实现100lm以上的光通量,但P4却是凭单颗芯片达到光通量240lm的白光LED。首尔预计其性能还将连获突破：预计明年实现光效135 lm/W ,08年初达 145 lm/W 。

　　(2006年12月)日亚白色LED发光效率增至150lm/W

　　日亚化学工业开发出了正向电流为20mA时、发光效率达到150lm/W的白色LED,达到了现行产品的1.5倍。如果只着眼于发光效率与其它光源进行比较,则此次白色LED的发光效率达到了提高演色性后的荧光灯(同上条件下发光效率为90lm/W)的约1.7倍,为白炽灯(同上条件下发光效率为13lm/W)的11.5倍,甚至超过了普遍认为发光效率最高的高压钠灯(发光效率为132lm/W)。此次的白色LED与普通LED一样,是由蓝色LED芯片与YAG类黄色荧光体组合而成。采用了与该公司“NICHIARAIKOH”型号产品相同的封装,接通20mA电流时可发出9.4lm的光通量(色温为4600K时)。平均演色评价指数(Ra)为95。 此次的白色LED为开发品,投产日期尚未确定。今后,日亚化学工业计划着手提高生产技术,以尽早实现150lm/W产品的实用化。

　　(2006年7月)Cree开发出发光效率达131lm/W的白光LED

　　2006年7月,美国Cree公司日前宣布开发出了发光效率达131lm/W的白光LED。该公司表示,此次的产品在LED业界将成为新的标杆,强调了其发光效率之高。据悉,这一发光效率值已得到美国国立标准技术研究所(NIST：National Institute of Standards and Technology)证实。该白光LED使用Cree公司的GaN类LED芯片“EZBright”试制而成。131lm/W的发光效率是施加20mA电流时获得的数值。色温度为6027K。

　　(2006年6月)日亚化学发布光效100lm/W的白色LED

　　日亚化学开发出了发光效率为100lm/W的白色LED,并开始供应样品,计划同年12月投入量产。从发光效率来说,性能超过了普及型荧光灯,可与发光效率较高的品种比肩。2005年该公司曾表示2010年前后量产100lm/W产品。这次公布的消息将量产时间提前了3～4年。日亚化学工业即将供应样品的白色LED在20mA的输入电流下可得到6lm的光通量。属于输入电力仅为0.06W的小功率品种。具体价格未定。日亚化学曾在学术会议上发表过113lm/W的白色LED开发品。日亚化学还公布了2007年以后的开发蓝图。据称,2007年将完成150lm/W产品的开发。此前,其他厂商纷纷表示将于2006年～2007年前后投产90lm/W～100lm/W产品,而日亚化学工业只是公布了一个保守值。