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紫外LED技术探讨

信息来源:LED透明屏厂家赫尔诺    编辑:LED显示屏厂家-赫尔诺



  紫外LED正在遭到照明设备厂商及液晶显现器厂商的广泛重视。由于经过合作运用紫外光与可将紫外光分别变换成赤色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的荧光资料,有也许完成具有较强颜色再现力的白色LED。现在,市售的白色LED 大多运用的是蓝色LED以及将蓝色光变换成黄色光的荧光体资料,赤色光成份较弱。将白色光照射在赤色物质上时会显现出弱小的橙色。假如要用于背光灯的话,就只好在五颜六色滤波器上想办法。但假如是紫外LED的话,就能够处理这些疑问。不过,由于紫外LED的发光功率较运用蓝色LED的商品大概要低一半,因而亮度就成了紫外LED的一大课题。

  上述技能发表后,怎么出产出具有与运用蓝色LED 一样亮度的白色LED,各LED厂商的处理方案一下子变得明亮了。

  芯片尺寸与封装是开发中的关键所在

  日亚化学工业之所以能完成100mW的高功率,因素主要有两个:其一,将封装LED芯片面积扩大到通常LED的10倍,即1mm×1mm。此举便使得功率远高于此前其它公司的商品。

  其二是:为了处理LED因紫外光而呈现的功能恶化景象,在封装过程中选用了不运用树脂资料的办法。经过将LED芯片装入金属封装内,不运用任何封装资料直接用金属盖封住。这种办法此前该公司一直在GaN类蓝紫色半导体激光器中选用。由于此前作为封装资料运用的环氧类树脂资料在紫外光的效果下,简单呈现树脂功能恶化的景象,致使透明性下降,从而使得LED亮度也随之下降。

  别的,还有一个不可忽略的特点。那就是将紫外 LED发光波长设定为380nm。在波长为405nm的商品中,现已存在具有更高输出功率的紫外LED。例如,美国Cree公司供给的紫外LED工业样品的输出功率为250mW。可是,考虑到现在运用的荧光资料,380nm波长LED的RGB 变换功率要更高一些。

  包含山口大学等院校参与的“21世纪照明工程”正在探讨运用400nm波长紫外LED的可行性。由于“波长380nm的光,在进步运用紫外LED制作的白色LED的发光功率时迟早都要面对极限”(该大学工学部教授、“21世纪照明工程”项目担任人田口常正)。

  该工程建议最佳波长为 400nm的理由主要有两个。一个是紫外LED自身的外部量子功率在400nm邻近最高。2002年3月7日、8日于东京举行的“白色LED与新照明体系的运用”论坛上三菱电线工业与Stanley电气、山口大学共同发布的数据显现,波长400nm的外部量子功率是380nm的近2倍。外部量子功率表示的是向LED内部写入1个电子时,从LED向外部放射的光子的数量。这一数值越高,输入LED的电能以热能扩散的也许性就越小。

  另一个理由是运用400nm波长,有望进步荧光体的 RGB变换功率。其理由是RGB各自的波长与紫外光之间的波长距离较小。波长距离越大,波长变换前后的光能量差也就越大。这一能量差将变换成热量,最终会削减变换成光的能量。白色LED自身的外部量子功率方面, “很有也许还是波长400nm的光最高”(山口大学 田口)。

  剩余的课题是荧光资料和树脂资料

  为了进一步进步紫外LED的外部量子功率,“21世纪照明工程”将选用对运用于LED的蓝宝石底板的外表进行加工的办法。将该外表加工成线条状后,构成GaN类半导体。经过这项技能,能够将下降外部量子功率的主要因素--结晶缺点下降到原商品的约1/3(1.5× 108cm-2),外部量子功率进步至2.5倍。一起,蓝宝石底板的加工费不会太高。“尽管底板本钱多少有些进步,可是出产LED的出产能力不会下降。LED芯片的出产本钱将会与现在基本相等”(三菱电线工业 信息通讯事务本部 信息通讯光子研究所光半导体部分主任研究员只友一行)。

  当时,将400nm紫外LED用于白色LED所面对的课题是,怎么开发由400nm邻近的光鼓励的荧光资料以及不会因这种光而呈现功能恶化的封装资料。

  荧光资料方面,存在的疑问依然是赤色光的变换。现在,尽管现已发现了能够将 400nm邻近的紫外光有效地变换成绿色及蓝色的资料,可是能够变换成赤色的资料只发现了低功率的种类。尽管在该工程中担任开发荧光体的化成 Optonix表示,经过将赤色荧光体Y2O2S:Eu的Y变换成La,能够将功率进步至原来的2倍,但这离完成高功率的白色LED还有一段距离。

  封装资料方面,假如要以白色LED的量产为方针的话,就需要运用简单进行封装的树脂资料。通常情况下,环氧树脂之所以在400nm摆布的紫外光中呈现功能恶化,是由于树脂中的苯环两层结构被紫外光所鼓励,加快了树脂的氧化过程。参与该工程的Stanley电气正在开发不运用苯环并且具有高耐热结构的树脂。由于假如省掉了苯环,资料就简单因过热而呈现功能恶化。(记者:大久保聪)

  日亚化学工业将于2002年5月上市的紫外LED光输出功率进步到了100mW。LED芯片面积为1mm×1mm,是通常LED的10倍。别的,封装芯片时并没有运用树脂类资料。

  由日亚化学工业、美国Cree公司和NECD等公司推动的“21世纪照明工程”的GaN类LED外部量子功率对比。在400nm邻近,外部量子功率到达最大值。假如波长超过400nm,外部量子功率就会缓慢下降。假如小于400nm,外部量子功率则会急剧下降。

  21世纪照明工程正在开发的GaN类LED结构。要想进步LED的外部量子功率,削减LED中的结晶缺点是关键。与不加工蓝宝石底板的通常办法比较,LEPS技能(在沿(11―20)或(1―100)方面加工出沟道的蓝宝石底板上构成GaN类LED的技能)能够削减约1/3的结晶缺点。

  运用于荧光灯及五颜六色电视接收机的荧光资料更简单吸收300nm邻近的光。可是,在LED外部量子功率高的400nm 邻近,将光变换成绿色及蓝色的荧光体资料的光吸收强度大概是峰值 2/3,而变换成赤色光的荧光体资料的吸收强度只有约1/10。别的,鼓励强度方面,波长380nm时的数值为100。

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