率及其透射和反射特性, 提高LED 的出光效率。在光子晶体的加工工艺上, 激光全息光刻和纳米压印技术适用于大面积制作, 且生产效率高、成本低、工艺过程简单。电子束光刻和干法刻蚀相对较成熟, 但有刻蚀速率、制作效率等方面的局限, 适于实验室研究。Lumileds 制作的光子晶体LED , 出光效率高达73 % , 最高亮度是一般LED的2倍。
(6) 图形化衬底PSS 技术：通过在蓝宝石衬底表面制作细微结构图形, 能有效降低体内的位错密度, 从而提高器件的内量子效率; 而且图形化衬底能使原本在临界角范围外的光线通过图形的反射重新进入到临界角内出射, 从而提高了出光效率。PSS 衬底技术工艺简单、成本低廉、显著改善器件性能, 成为现阶段大功率LED 器件的首选衬底技术。
(7) 薄膜技术：薄膜技术可以将金属层集成在LED 内。这种“镜子”能将芯片内产生的光反射到LED 顶部, 并使光线从顶部射出, 避免了光线或能量的损失, 因而可大大提高LED 的出光效率。薄膜结构芯片在发光效率、散热性和可集成性等方面有着传统芯片所不能比拟的优越性。从功率LED芯片技术的发展来看, 薄膜结构芯片将会是未来照明级LED 芯片技术发展的必然趋势。
国际上主流的照明级LED 芯片及器件制造商有着各自独特的外延和芯片技术路线。
图3.2 国际大厂照明级功率型LED 芯片技术特点
3.3 封装技术
封装技术对LED 性能起着至关重要的作用。LED 的封装形式主要有支架式LED、SMD 贴片式LED 及功率型LED 三大类。
支架式LED 的设计已相对成熟, 一般封装小功率LED 器件。目前主要在衰减寿命、光学匹配、失效率等方面可进一步提高。
SMD 贴片式LED 具有体积小、发射角大、发光均匀性好、可靠性高等特点。常用于小功率和中功率LED 器件。尤其是顶部发光TOP 型SMD 最受关注。SMD
—TOP 型主要用于背光源和部分照明,市场需求量增长很快。
功率型LED 分为单颗1W和大功率LED 组件。大功率白光LED 封装一直是近年来的研究热点。目前功率LED 封装结构的主要发展趋势是：尺寸小型化、器件热阻最小化、平面贴片化、耐受结温最高化、单灯光通量最大化。目标是提高光通量、光效、减少光衰、失效率、提高一致性和可靠性。功率型LED 封装技术主要应满足以下两点要求：
一是封装结构要有高的取光效率；二是热阻要尽可能低。
4. 白光LED当前水平与发展趋势
(1) 发光效率不断提高
从LED 技术发展来看, 欧美及日系厂商仍是重要竞争者。就技术水平而论, 目前以美国Cree公司最为领先。2010 年Cree 公司的白光LED 的实验室光效已提高到208 lm/ W, 这是目前的最高水平。Cree 公司于2009 年第三季度开始量产目前业界最高水平( 光通量达139 lm、发光效率为132 lm/ W) 的产品。预期一年内将开始量产161 lm/ W的高效能LED。2010 年初Cree 推出突破性照明级LED , 亮度高达1500 lm , 光效75 lm/ W,采用了突破性的紧凑型12 mm ×13 mm封装设计，是业内最小封装。大小只有与其相当的LED 器件的28 %。这是已经商业量产的产品。Cree 称2010年将继续聚焦于照明和显示屏两大领域, 每周将供应数百万颗100lm/ W以上的LED 器件。
欧司朗、Lumileds、日亚公司的白光LED 光效都已经突破140 lm/ W, 商业量产产品也都在100lm/ W以上。LED 的光效已是白炽灯的5 倍以上。 (2) 成本不断下降
成本高是LED 推广应用的障碍。产生1000lm的光通量, 白炽灯的成本小于1 美元, 荧光灯的成本小于2美元。而LED 光源产生1000 lm的光能量, 使用十颗大功率LED 的成本超过了20 美元。LED 的成本问题是与LED 技术层面瓶颈的解决紧密相连的。
2009 年7 月前, LED 电灯的市场价格每个不到1万日元(约748 元) 。但是随着夏普推出了售价4000日元(约300 元) 的LED 电灯后, 东芝照明、欧司朗等大型照明厂商都随之推出了4000日元价位的LED电灯。这一现象被称为夏
普冲击。2009年12 月日本Orion Electric 与Doshisha 共同开发并上市的“Luminous”系列, 功耗为616 W、总光通量为420 lm、相当于60 W白炽灯的产品售价2480日元；功耗为417 W、总光通量为310 lm、相当于40 W白炽灯的产品售价仅1 980日元, 大幅实现了低价格化, 其技术关键是配备了大量的小型LED封装。预计到2015 年白光LED 的成本将可与荧光灯相当。
白光LED发展迅速，高功效技术的研发水平加快，成本急剧下降。技术创新步伐明显加快，推动了LED照明实用化进程。
5.总结：
本文对白光LED的原理及其技术发展情况作了详细的介绍。同时也分析了白光LED的当前水平和发展。近年来白光LED 技术和市场都呈加速发展之势, 随着LED 光效的提高、成本的降低, 在不远的将来, LED 必将取代传统的白炽灯、荧光灯和卤素灯成为照明的新型光源, 并且随着其应用领域的扩大, LED 市场的竞争也必将更加激烈。
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