經(jīng)常看到廠商宣稱的實(shí)驗(yàn)室記錄或量產(chǎn)光效水平要比DOE發(fā)布的LED光效提升路線圖高出很多，主要原因何在?人們?cè)谡務(wù)揕ED的光效的時(shí)候，需要注意其對(duì)應(yīng)的是什么條件，因?yàn)橛绊慙ED光效的主要因素有電流密度，色溫，顯色指數(shù)以及結(jié)溫等，LED在不同驅(qū)動(dòng)電流條件下，光效差異可能達(dá)到20%多，不同的顯色指數(shù)(CRI 80 與CRI 65)之間，光效的差異也能達(dá)到20%以上。

11月7日，第十一屆中國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體照明展覽會(huì)暨論壇(SSLCHINA2014)之“芯片、器件、封裝與模組技術(shù)(Ⅱ)”技術(shù)分會(huì)在廣州廣交會(huì)威斯汀酒店舉行，會(huì)上，歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司高級(jí)技術(shù)經(jīng)理陳文成做了題為“LED光效的理論極限及LED技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)”的報(bào)告。

歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司高級(jí)技術(shù)經(jīng)理 陳文成

陳文成表示，如果不考慮任何的損失，LED的理論極限光效會(huì)在410lm/W左右，這是基于采用四色窄光譜混光方式的計(jì)算結(jié)果。在實(shí)際的應(yīng)用中，采用藍(lán)光+黃光熒光粉方案的理論極限光效會(huì)在380lm/W左右，但此時(shí)的顯色指數(shù)將會(huì)在60以下。要想提高高顯指暖白光的極限光效，需要采用紅光芯片以減少Stokes losses (斯托克斯損失)，其理論極限光效會(huì)在350lm/W左右。但這些理論的極限光效在實(shí)際應(yīng)用中價(jià)值不大，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用我們還需要考慮性價(jià)比lm/$。

“要真正提升LED的光效，我們需要從LED器件生產(chǎn)流程的各個(gè)環(huán)節(jié)去優(yōu)化設(shè)計(jì)，如芯片設(shè)計(jì)，熒光粉技術(shù)及封裝設(shè)計(jì)等。”陳文成說(shuō)。在固定的電流密度條件下，LED光效的主要提升空間可能在如何去減少Auger Losses (俄歇損失，也叫Droop 效應(yīng))，而減少Droop 效應(yīng)的最直接的方法就是增大芯片尺寸，降低驅(qū)動(dòng)電流，這是目前高光效中功率芯片的主要做法，對(duì)于大功率芯片，也可以通過(guò)改善芯片結(jié)構(gòu)來(lái)提升電流均勻度，從而降低在大電流條件下的Droop效應(yīng)。

提高綠光的光效來(lái)克服”green gap”和降低LED的Droop效應(yīng)是目前業(yè)界要提升白光LED光效來(lái)逼近極限光效的兩大主要技術(shù)挑戰(zhàn)，陳文成表示，歐司朗光電半導(dǎo)體最新的研究在這兩大技術(shù)挑戰(zhàn)上也取得了可喜的成果：

一是在Hi-Q-LED項(xiàng)目中率先實(shí)現(xiàn)了綠光LED光效的突破，采用InGaN的綠光LED可以再45A/cm2的電流密度下，實(shí)現(xiàn)147lm/W的光效，其中心波長(zhǎng)為530nm, 波峰寬度為30nm。同是，采用熒光粉轉(zhuǎn)換的綠光，光效達(dá)到了209lm/W (45A/cm2的電流密度下), 在較低的驅(qū)動(dòng)電流下，最高光效更是可達(dá)274lm/W

二是在GECCO項(xiàng)目中，新創(chuàng)了3D納米白光LED，可實(shí)現(xiàn)提升光效的同時(shí)，進(jìn)一步降低成本。通常提升光效通常和降低成本是矛盾的，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)較低的電流密度就需要更大的晶元尺寸，而基于3D納米白光LED技術(shù)，可以通過(guò)3D納米的結(jié)構(gòu)，在同樣晶元尺寸的條件下實(shí)現(xiàn)更大的有效發(fā)光面積，從而降低了Droop效應(yīng)，使得未來(lái)LED在提升光效的同時(shí)，也可能進(jìn)一步降低成本。