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中村修二稱使用藍(lán)色LED的白色LED早晚會(huì)消失
發(fā)布時(shí)間：2017/05/16 資訊 瀏覽次數(shù)：2018
“藍(lán)光激發(fā)的白色LED早晚會(huì)消失！”說出這句話的，是因開發(fā)出藍(lán)色LED而獲得2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的中村修二。
照明及液晶屏背照燈等使用的白色LED，主要是由藍(lán)色LED芯片和黃色熒光體組合而成的。中村指出，這種類型的白色LED“存在藍(lán)色光的峰值強(qiáng)度較高、容易引起睡眠障礙的問題”，也就是所謂的“藍(lán)光問題”。中村介紹的解決對策是美國Soraa公司銷售的白色LED。
Soraa是中村作為共同創(chuàng)始人（co-founder）設(shè)立的LED風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)，主要銷售在紫色LED芯片上組合使用紅色（R）、綠色（G）、藍(lán)色（B）熒光體的白色LED。
中村介紹，這種白色LED“通過紫色LED激發(fā)熒光體來獲得藍(lán)色光，因此藍(lán)色光的峰值強(qiáng)度不太高”。而且，還能輸出可見光波長范圍內(nèi)所有的光，因此可實(shí)現(xiàn)像太陽光一樣的理想白色。
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效率提高約50％
紫色LED芯片本身就有很多優(yōu)點(diǎn)。比如，紫色LED芯片是在GaN基板上層疊GaN類半導(dǎo)體來制作的，屬于“GaN on GaN”型LED。因此，GaN類半導(dǎo)體層的晶體品質(zhì)很高?；迮cGaN類半導(dǎo)體層的晶格常數(shù)等基本上沒有差異，因此很難出現(xiàn)被稱為“位錯(cuò)”的晶體缺陷。
而普通的藍(lán)色LED芯片是在藍(lán)寶石基板上制作的。GaN類半導(dǎo)體與藍(lán)寶石的晶格常數(shù)等不同，因此容易出現(xiàn)位錯(cuò)。
紫色LED芯片的形狀也十分獨(dú)特，為三角形。普通LED芯片的形狀為四角形，與之相比，三角形LED芯片的發(fā)光層發(fā)出的光線射到芯片外的效率（光提取效率）更高。
據(jù)中村介紹，由于紫色LED的晶體品質(zhì)及光提取效率都很高，因此光輸出除以投入電力所得到的“WPE（wall-plug efficiency，電光轉(zhuǎn)換效率）”可達(dá)到84％。而普通藍(lán)色LED的WPE僅為50～60％。
紫色LED芯片的另一特點(diǎn)是不易出現(xiàn)“光效下降（droop）”問題。而GaN on GaN型產(chǎn)品的晶體品質(zhì)較高，與藍(lán)寶石基板型產(chǎn)品相比，不易發(fā)生光效下降問題。不過，GaN基板型產(chǎn)品也不能完美解決光效下降問題，電流密度的提高存在界限。
激光照明為第三代產(chǎn)品
因此，中村一直在大力研究使用半導(dǎo)體激光器的照明。如果將藍(lán)寶石基板型產(chǎn)品視為第一代SSL（solid state lighting：固體照明）的話，那么GaN基板型產(chǎn)品就是第二代，而激光器照明就是第三代產(chǎn)品。
中村介紹，使用半導(dǎo)體激光器的話，即便將電流密度提高至LED的近1000倍，也基本上不會(huì)對發(fā)光效率產(chǎn)生影響。
目前，藍(lán)色半導(dǎo)體激光器存在成本和效率問題。中村表示，“成本是藍(lán)色LED的10倍，而效率（WPE）卻只有30％，僅為藍(lán)色LED的一半左右。因此，必須將成本降低到1/10，效率提高到兩倍”。他對解決這些問題充滿信心。
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