近年来， LED的发光效率正在逐步提高，商品化的器件己达到自炽灯的水平，景观灯采用的自光LED的发光效率接近荧光灯的水平并在稳步增长中。但是，在照明普及应用方面和LED电子屏应用仍存在一些技术性问题。

　　    ①光通量有待进一步提高。采用LED作为照明光源，必须可以发出更多的光，必须具有更高的能量效率。

　　    ②发出的光与自然光仍有一定的差距。白炽灯具有非常强的黄色光成分，给人一种温暖的感觉。而白光LED发出的白光带有蓝色光的成分，在这种光的照明下，人们的视觉不很自然。

　　    ③价格较高。这是影响LED照明普及的主要原因。但是，近年来出于晶片技术的改良，制造成本正在急剧下降，近三年来LED的价格下降了近50%，其正朝着高效率、低成本的方向发展，为LED在照明领域的进一步广泛应用提供了有利条件。此外，较高的性价比也可以弥补成本价格方面的不足。

　　    2.3.5白光LED的技术进展

　　    白光LED白开发成功以来，发光效率不断地提高，开发初期为51m册，到1999年达到相当于白炽灯的发光效率151m啊，后又提高到相当于卤鸽灯的发光效率251m/W。最近，美国Agi1ient实验室己研制开发成功发光效率为1001m/W的有色LED和发光效率达40-50lm/W的白光LED。

　　    白光LED的研发技术在不断进步，目前的主要技术进展表现在以下4个方面。

　　    1.单芯片

　　    ①InGaN LED(蓝) IYAG荧光粉。这是一种目前较为成熟的产品，其中1W和5W的LED己有批量产品。这些产品采用芯片倒装结构，以提高发光效率和改善散热效果。随着荧 光粉涂敷工艺的改进，可将色均匀性提高10倍。实验证明，电流的增大和温度的升高使LED光谱有些蓝移和红移，但对荧光光谱的影响并不大。寿命实验结果也较好，功5mm臼光LED在工作1.2万小时后，光输出下降80%，而这种功率的白光LED在工作1.2万小时后，光输出仅下降10%，估计工作5万小时后下降30%。这种称为Luxeon的功率白光LED的最高效率达到44.31卧呗T，最高光通量为1871m，产业化产品可达120lm，演色性为75----80。

　　    ②InGaN(蓝) I红荧光粉+绿荧光粉。Lumi1eds公司采用460nmLED配以SrGa2S4: Eu2+(绿色)和SrS: Eu2+(红色)荧光粉，色温可达到3 000----6 OOOK，演色性达到82----87。

　　    ③InGaN(紫外) I(红十绿+蓝)荧光粉Cree。日亚、丰田等公司均在大力研制紫外光LED; Cree公司己生产出50mW、385 ----405nm的紫外光LED;丰田公司也已生产出此类白光LED，其演色性大于90，但发光效率还不够理想。日亚公司于最近研制出365nm、1mm2、4.6V、500mA的高功率紫外光LED，如制成白光LED，会有较好的效果。

　　    2.双芯片

　　    双芯片可由蓝光LED+黄光LED、蓝光LED+黄绿光LED以及蓝绿光LED+黄光LED制成。此种器件的成本比较低，但由于是两种颜色LED形成的白光，显色性较差，只能在显色性要求不高的场合使用。

　　    3.三芯片(蓝+绿+红) LED

　　    飞利浦公司用47lm、54lm和61lm的LED芯片制成演色性大于80的器件，色温可达3500K。如用47lm、525nm和635nm的LED芯片，则缺少黄色调，演色性只能达到20或30。采用波长补偿和光通量反馈方法可使色移降低到可接受的程度。美国TIR公司采用LuxeonRGB器件制成用于景观照明的系统产品和LED户外广告屏产品，用Lumileds制成液晶电视屏幕(22英寸)，产品的性能都不错。

　　    4.，四芯片(蓝+绿+红+黄) LED

　　    采用465nm、535nm、590nm和625nm的LED芯片可制成演色性大于90的白光LED。Norlux公司用90个三色芯片(红、绿、蓝〉制成lOW的白光LED，每个器件的光通量达130lm，色温为5500K。对芯片来说，衬底材料存在两方面的问题:一是芯片外延技术，二是自光LED器件的制作。现在这两方面都取得了比较大的进展。在蓝宝石上，因为它的衬底不匹配，所以采取了侧向外延技术，使LED的性能取得了比较大的改进。

　　    目前，芯片研究的进展情况是:

　　    ①基于蓝宝石衬底的蓝、绿、紫及紫外光LED，所获得的最佳性能是在采取侧向生长等技术的基础上取得的，目的在于减小位错密度。蓝、紫光LED器件的外量子效率约为40%，而绿、紫外光LED器件约为15%，与目标值相差很远。

　　    ②由于在碳化硅上所做的器件具有更小的位错密度，基于该衬底的各色光LED的性能仍优于蓝宝石衬底侧向生长的LED的性能。但由于该衬底材料较蓝宝石贵7---10倍，有关性能优化的研究工作做得相对较少。

　　    ③分别用碳化硅和氧化铝以及GaN和蓝宝石作为衬底材料所做的发光器件对比实验表明，它们的紫外发光特性具有数量级的差别，说明基于匹配衬底所做的低缺陷密度LED有可能获得最佳的发光性能(包括流明效率和单管产生的数据)。

　　    2.3.6白光LED的研究动向

　　    未来自光LED在技术上有可能朝三波长全彩方向发展，在亮度上目前为151m/W，未来的目标是达到0lmlW，因此三波长全彩、高流明、低成本是自光LED的发展趋势。白光LED未来的研发动向如表2-3所示。

　　    1. LED光源面临的挑战

　　    ①更高的发光效率，真正体现LED节能的优点: 301m/W→601m/W→1001m/W→2001mlW……

　　    ②更大的输入功率，适应普通照明的要求: 1W→3W→5W→8W→lOW··…

　　    ③更低的热阻，降低LED本身的发热量: 20°C/W→15°C柳→10°C/W→<5°C。

　　    ④更高的温度承受能力，抵抗高温对LED性能的影响。

　　    ⑤更高的单灯光通量，更快进入实际照明应用领域: 301m→1501m→2001m→10001m→15001m。

　　    ⑥更高的显色指数，接近传统光源的显色性: 75→>80→95。

　　    ⑦更长的寿命，真正体现LED的优点: 5000h→20000h→50000h→100000h……

　　    ⑧更理想的光学结构，配合照明应用的光学设计。

　　    ⑨更低的售价。LED要真正大规模进入普通照明领域，售价必须比目前降低80%以上。

　　    2.白光LED的研究内容

　　    白光LED的研究目的是实现高效率、高功率、长寿命，其技术难题是降低缺陷密度，改善欧姆接触，提高电场均匀性，提高光引出率，降低温升等。在研究中，采取的主要措施是侧向生长、匹配衬底、封装技术改进等，目前的主要进展是蓝光LED的外量子效率已达到36%~39%。

　　    为实现高效白光LED照明系统实用化，白光LED半导体照明研究的主要内容包括以下4个方面:

　　    ①研究以使用UV-LED的A1N、GaN等为中心的化合物半导体的发光机理。

　　    ②改进蓝光、UV-LED的外延成长技术。

　　    ③开发均质外延板。

　　    ④促进高效红、绿、蓝荧光粉的开发和臼光LED照明系统的实用化。

　　    3.白光LED照明光学系统设计的主要内容

　　    ①根据照明对象、光通量的需求，决定光学系统的形状、白光LED的数目和功率的大小。

　　    ②将若干个白光LED组合在一起设计成点光源、环形光源或面光源的"二次光源气根据组合成的"二次光源"，计算照明光学系统的参数。

　　    ③构成照明光学系统"二次光源"上的每只白光LED的配光分布控制十分重要。如，构成炮弹型白光LED的透明树脂的凸圆形保护头起凸透镜作用，是决定单只白光LED是发出聚光光束还是散光光束的重要部件。

　　    2.3.7照明用自光LED的技术指标

　　    虽然目前白光LED半导体照明产业仍处于发展阶段，产品存在很多不确定性，但照明用白光LED不同于传统的LED产品，在技术性能指标上有一些特殊要求。

　　    1.光通量

　　    一个功5mmLED的光通量仅为11日1左右，而用作照明的臼光功率LED希望达到1000lm。当然，光通量为1001m和101m的功率LED也能满足较低照明度的需求。由于白炽灯的效率较低，仅为81mlW，所以，一个15W白炽灯的光通量与5W (251mlW)的白光功率LED器件相当。

　　    2.发光效率

　　    目前产业化产品己从IS1mIW提高到2S1mlW，研究水平为321mlW，最高水平己达44.31mlW。

　　    3.色温

　　    色温为2 SOO~6 OOOK，最好达到2 SOO~3 SOOK。

　　    4.显色指数Ra

　　    显色指数Ra最好达到100。

　　    5.稳定性

　　    用于照明的自光LED的波长和光通量均要求保持稳定，但其稳定程度应依照明场合的需求而定。

　　    6.寿命

　　    白光LED的寿命应该达到5万小时至10万小时。

　　    7.综合成品合格率

　　    综合成品合格率应大于80%。