LED半導(dǎo)體照明外延及芯片技術(shù)的最新進(jìn)展

時(shí)間:2013-05-29

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導(dǎo)語:半導(dǎo)體照明光源的質(zhì)量和LED芯片的質(zhì)量息息相關(guān)。進(jìn)一步提高LED的光效(尤其是大功率工作下的光效)、可靠性、壽命是LED材料和芯片技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)。

自上世紀(jì)90年代初中村修二發(fā)明高亮度藍(lán)光LED以來,基于GaN基藍(lán)光LED和黃色熒光粉組合發(fā)出白光方式的半導(dǎo)體照明技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛關(guān)注和快速發(fā)展。迄今為止,商品化白光LED的光效已經(jīng)超過150 lm/W,而實(shí)驗(yàn)室水平已經(jīng)超過了200 lm/W,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)白熾燈(15 lm/W)和熒光燈(80 lm/W)的水平。從市場(chǎng)看,LED已經(jīng)廣泛應(yīng)用于顯示屏、液晶背光源、交通指示燈、室外照明等領(lǐng)域,并已經(jīng)開始向室內(nèi)照明、汽車燈、舞臺(tái)燈光、特種照明等市場(chǎng)滲透,未來有望全面替換傳統(tǒng)光源。

半導(dǎo)體照明光源的質(zhì)量和LED芯片的質(zhì)量息息相關(guān)。進(jìn)一步提高LED的光效(尤其是大功率工作下的光效)、可靠性、壽命是LED材料和芯片技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)?,F(xiàn)將LED材料和芯片的關(guān)鍵技術(shù)及其未來的發(fā)展趨勢(shì)做如下梳理:

一、材料外延

1.外延技術(shù)

金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)是生長(zhǎng)LED的主流技術(shù)。近年來,得益于MOCVD設(shè)備的進(jìn)步,LED材料外延的成本已經(jīng)明顯的下降。目前市場(chǎng)上主要的設(shè)備提供商是德國(guó)的Aixtron和美國(guó)的Veeco。前者可提供水平行星式反應(yīng)室和近耦合噴淋頭式反應(yīng)室兩種類型的設(shè)備,其優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)省原料、生長(zhǎng)得到的LED外延片均勻性好。后者的設(shè)備利用托盤的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生層流,其優(yōu)點(diǎn)在于維護(hù)簡(jiǎn)單、產(chǎn)能大。除此以外,日本酸素生產(chǎn)專供日本企業(yè)使用的常壓MOCVD,可以獲得更好的結(jié)晶質(zhì)量。美國(guó)應(yīng)用材料公司獨(dú)創(chuàng)了多反應(yīng)腔MOCVD設(shè)備,并已經(jīng)開始在產(chǎn)業(yè)界試用。

未來MOCVD設(shè)備的發(fā)展方向包括:進(jìn)一步擴(kuò)大反應(yīng)室體積以提高產(chǎn)能,進(jìn)一步提高對(duì)MO源、氨氣等原料的利用率,進(jìn)一步提高對(duì)外延片的在位監(jiān)控能力,進(jìn)一步優(yōu)化對(duì)溫度場(chǎng)和氣流場(chǎng)的控制以提升對(duì)大尺寸襯底外延的支持能力等。

2.襯底

(1)圖形襯底

襯底是支撐外延薄膜的基底,由于缺乏同質(zhì)襯底,GaN基LED一般生長(zhǎng)在藍(lán)寶石、SiC、Si等異質(zhì)襯底之上。發(fā)展至今,藍(lán)寶石已經(jīng)成為性價(jià)比最高的襯底,使用最為廣泛。由于GaN的折射率比藍(lán)寶石高,為了減少?gòu)腖ED出射的光在襯底界面的全發(fā)射,目前正裝芯片一般都在圖形襯底上進(jìn)行材料外延以提高光的散射。常見的圖形襯底圖案一般是按六邊形密排的尺寸為微米量級(jí)的圓錐陣列,可以將LED的光提取效率提高至60%以上。同時(shí)也有研究表明,利用圖形襯底并結(jié)合一定的生長(zhǎng)工藝可以控制GaN中位錯(cuò)的延伸方向從而有效降低GaN外延層的位錯(cuò)密度。在未來相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)圖形襯底依然是正裝芯片采取的主要技術(shù)手段。

未來圖形襯底的發(fā)展方向是向更小的尺寸發(fā)展。目前,受限于制作成本,藍(lán)寶石圖形襯底一般采用接觸式曝光和ICP干法刻蝕的方法進(jìn)行制作,尺寸只能做到微米量級(jí)。如能進(jìn)一步減小尺寸至和光波長(zhǎng)可比擬的百nm量級(jí),則可以進(jìn)一步提高對(duì)光的散射能力。甚至可以做成周期性結(jié)構(gòu),利用二維光子晶體的物理效應(yīng)進(jìn)一步提高光提取效率。納米圖形的制作方法包括電子束曝光、納米壓印、納米小球自組裝等,從成本上考慮,后兩者更適合用于襯底的加工制作。

(2)大尺寸襯底

目前,產(chǎn)業(yè)界中仍以2英寸藍(lán)寶石襯底為主流,某些國(guó)際大廠已經(jīng)在使用3英寸甚至4英寸襯底,未來有望擴(kuò)大至6英寸襯底。襯底尺寸的擴(kuò)大有利于減小外延片的邊緣效應(yīng),提高LED的成品率。但是目前大尺寸藍(lán)寶石襯底的價(jià)格依然昂貴,且擴(kuò)大襯底尺寸后相配套的材料外延設(shè)備和芯片工藝設(shè)備都要面臨升級(jí),對(duì)廠商而言是一項(xiàng)不小的投入。

(3)SiC襯底

SiC襯底和GaN基材料之間的晶格失配度更小,事實(shí)證明在SiC上生長(zhǎng)獲得的GaN晶體質(zhì)量要略好于在藍(lán)寶石襯底上的結(jié)果。但是SiC襯底尤其是高質(zhì)量的SiC襯底制造成本很高,故鮮有廠商用于LED的材料外延。但是美國(guó)Cree公司憑借自身在高質(zhì)量SiC襯底上的制造優(yōu)勢(shì),成為業(yè)內(nèi)唯一一個(gè)只在SiC襯底上生長(zhǎng)LED的廠商,從而避開在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)GaN的專利壁壘。目前SiC襯底的主流尺寸是3英寸,未來有望拓展至4英寸。SiC襯底相比藍(lán)寶石襯底更適合于制作GaN基電子器件,未來隨著寬禁帶半導(dǎo)體功率電子器件的發(fā)展,SiC襯底的成本有望進(jìn)一步降低。

(4)Si襯底

Si襯底被看作是降低LED外延片成本的理想選擇,因?yàn)槠浯蟪叽纾?寸、12寸)襯底發(fā)展得最為成熟。但是,由于晶格失配和熱失配太大,難于控制,基于Si襯底的LED材料質(zhì)量相對(duì)較差,且成品率偏低,所以目前市場(chǎng)上基于Si襯底的LED產(chǎn)品十分少見。目前在Si上生長(zhǎng)LED主要采用以6英寸以下的襯底為主,考慮成品率因素,實(shí)際LED的成本和基于藍(lán)寶石襯底的相比不占優(yōu)勢(shì)。和SiC襯底一樣,大多數(shù)研究機(jī)構(gòu)和廠商更加青睞在Si襯底上生長(zhǎng)電子器件而不是LED。未來Si襯底上的LED外延技術(shù)應(yīng)該瞄準(zhǔn)8英寸或12英寸這種更大尺寸的襯底。

(5)同質(zhì)襯底

正如前面提到的,目前LED的外延生長(zhǎng)依然是以異質(zhì)襯底的外延為主。但是晶格匹配和熱匹配的同質(zhì)襯底依然被看作提高晶體質(zhì)量和LED性能的最終解決方案。最近幾年,隨著氫化物氣相沉積(HVPE)外延技術(shù)的發(fā)展,大面積GaN基厚襯底制作技術(shù)得到了重視,其制作方法一般為采用HVPE在異質(zhì)襯底上快速生長(zhǎng)獲得數(shù)十至數(shù)百微米厚的GaN體材料,再采用機(jī)械、化學(xué)或物理手段將厚層GaN薄膜從襯底上剝離下來,利用此GaN厚層作為襯底,進(jìn)行LED外延。日本三菱公司和住友公司已經(jīng)可以提供GaN基襯底的產(chǎn)品,但是價(jià)格昂貴,對(duì)于一般LED的生長(zhǎng)不劃算。主要是用于激光器的制造或者非極性/半極性面LED的研究。美國(guó)加州大學(xué)圣芭芭拉分校(UCSB)中村小組在非極性/半極性面LED研制方面做出了許多開創(chuàng)性和代表性的工作。非極性/半極性面LED可以規(guī)避傳統(tǒng)c面LED中存在的極化效應(yīng)問題,從而進(jìn)一步提升LED尤其是長(zhǎng)波長(zhǎng)可見光LED的效率。但是高質(zhì)量的非極性/半極性面LED必須依賴同質(zhì)襯底,而非極性/半極性面的GaN襯底離實(shí)用化還有相當(dāng)?shù)木嚯x。此外,日本、波蘭、美國(guó)等一些學(xué)校和研究機(jī)構(gòu)也在嘗試使用堿金屬熔融法、氨熱法等手段在高壓和中溫條件下制造GaN塊狀晶體,但是目前都尚處于研究階段。

3.外延結(jié)構(gòu)及外延技術(shù)

(1)Droop效應(yīng)

經(jīng)過若干年的發(fā)展,LED的外延層結(jié)構(gòu)和外延技術(shù)已經(jīng)比較成熟,其內(nèi)量子效率最高可達(dá)90%以上。但是,近幾年隨著大功率LED芯片的興起,LED在大注入下的量子效率下降引起了人們的廣泛關(guān)注,該現(xiàn)象被形象地稱為Droop效應(yīng)。對(duì)產(chǎn)業(yè)界而言,解決Droop效應(yīng)可以在保證功率的前提下進(jìn)一步縮小芯片尺寸,達(dá)到降低成本的目的。對(duì)學(xué)術(shù)界而言,Droop效應(yīng)的起因是吸引科學(xué)家研究的熱點(diǎn)。不同于傳統(tǒng)半導(dǎo)體光電材料,GaN基LED的Droop效應(yīng)起因十分復(fù)雜,相應(yīng)也缺乏有效的解決手段。研究人員經(jīng)過探索,比較傾向的幾個(gè)原因分別是:載流子的解局域化、載流子從有源區(qū)的泄漏或溢出、以及俄歇復(fù)合。雖然具體的原因還不明晰,但是實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用較寬的量子阱以降低載流子的密度和優(yōu)化p型區(qū)的電子阻擋層都是可以緩解Droop效應(yīng)的手段。

(2)量子阱有源區(qū)

InGaN/GaN量子阱有源區(qū)是LED外延材料的核心,生長(zhǎng)InGaN量子阱的關(guān)鍵是控制量子阱的應(yīng)力,減小極化效應(yīng)的影響。常規(guī)的生長(zhǎng)技術(shù)包括:多量子阱前生長(zhǎng)低In組分InGaN預(yù)阱釋放應(yīng)力并充當(dāng)載流子蓄水池,升溫生長(zhǎng)GaN壘層以提高壘層的晶體質(zhì)量,生長(zhǎng)晶格匹配的InGaAlN壘層或生長(zhǎng)應(yīng)力互補(bǔ)的InGaN/AlGaN結(jié)構(gòu)等。量子阱的數(shù)量沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),業(yè)界使用的量子阱數(shù)從5個(gè)到15個(gè)都有,最終效果差別不大,阱數(shù)較少的LED在小注入下的效率更高,而阱數(shù)較多的LED在大注入下的效率更高。

(3)p型區(qū)

GaN的p型摻雜是早期困擾LED制作的重要瓶頸之一。這是因?yàn)榉枪室鈸诫s的GaN是n型,電子濃度在1×1016 cm-3以上,p型GaN的實(shí)現(xiàn)比較困難。目前為止最成功的p型摻雜劑是Mg,但是依然面臨高濃度摻雜造成的晶格損傷、受主易被反應(yīng)室中的H元素鈍化等問題。中村修二在日亞公司發(fā)明的氧氣熱退火方法簡(jiǎn)單有效,是廣泛使用的受主激活方法,也有廠商直接在MOCVD外延爐內(nèi)用氮?dú)庠谖煌嘶鸺せ?。日亞公司的p-GaN質(zhì)量是最好的,可能和常壓MOCVD生長(zhǎng)工藝相關(guān)。此外,也有一些利用p-AlGaN/GaN超晶格、p-InGaN/GaN超晶格來提高空穴濃度的報(bào)道。盡管如此,p-GaN的空穴濃度以及空穴遷移率和n-GaN的電子相比差別依然很大,這造成了LED載流子注入的不對(duì)稱。一般須在量子阱靠近p-GaN一側(cè)插入p-AlGaN的電子阻擋層。但AlGaN和量子阱區(qū)之間極性的失配被認(rèn)為是造成載流子泄漏的主要原因,因此近期也有一些廠商嘗試采用p-InGaAlN進(jìn)行替代。

4.無熒光粉單芯片白光LED

現(xiàn)有白光LED主要采用藍(lán)光LED加黃色熒光粉的方式組合發(fā)出白光,這種白光典型的顯色指數(shù)不高,尤其是對(duì)于紅色和綠色的再現(xiàn)能力較弱。此外,熒光粉也面臨諸如可靠性差、損失效率等問題。完全依賴InGaN材料作為發(fā)光區(qū)在單一芯片中實(shí)現(xiàn)白光從理論上是可行的。近年來,國(guó)內(nèi)外的一些高校和研究機(jī)構(gòu)也都開展了相關(guān)研究。比較有代表性的是中科院物理所陳弘小組利用InGaN量子阱中In的相分離實(shí)現(xiàn)了高In組分InGaN黃光量子點(diǎn),和藍(lán)光量子阱組合發(fā)出白光。但是該白光的顯色指數(shù)還比較低。無熒光粉單芯片白光LED是很具吸引力的發(fā)展方向,如果能實(shí)現(xiàn)高效率和高顯色指數(shù),將會(huì)改變半導(dǎo)體照明的技術(shù)鏈。

5.其他顏色LED

GaN基藍(lán)光LED的外量子效率已超過60%,這意味著藍(lán)光LED器件已經(jīng)相對(duì)成熟。因此,人們開始把眼光投向氮化物材料能夠覆蓋的其他波段。傳統(tǒng)的III-V族半導(dǎo)體制作紅外和紅光波段的發(fā)光器件已經(jīng)十分成熟,所以對(duì)氮化物而言發(fā)展綠光和紫外光LED顯得更有意義。

(1)綠光LED

綠光波段是目前可見光波段效率最低的,被稱作“Green Gap”。InGaN在綠光波段效率低下的原因是因?yàn)镮n組分較高和量子阱較寬引起的極化效應(yīng)變得更強(qiáng)。前面提到的生長(zhǎng)非極性/半極性面LED是提高綠光LED效率的有效方法,但是受限于同質(zhì)襯底目前還不具實(shí)用性。近期,德國(guó)Osram公司的研究人員重點(diǎn)研究了光泵結(jié)構(gòu)的LED。他們采用藍(lán)光LED作為泵浦源激發(fā)綠光InGaN/GaN多量子阱 ,得到的綠光LED在350 mA下峰值波長(zhǎng)為535 nm,流明效率為127 lm/W,高于直接將載流子注入綠光MQW的LED。

(2)紫外LED

紫外光在固化、殺菌、預(yù)警、隱蔽通信等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。傳統(tǒng)的紫外光源都是真空器件。氮化物材料是最適合制作紫外光LED的材料系,但是由于位錯(cuò)密度高,同時(shí)發(fā)光區(qū)為AlGaN(不含In,無法利用InGaN發(fā)光效率對(duì)位錯(cuò)不敏感的優(yōu)勢(shì)),GaN基紫外LED尤其是深紫外LED(波長(zhǎng)280 nm以下)的效率還很低。日本的Riken研究所和美國(guó)南加州大學(xué)的Arif Khan小組是研究深紫外LED的先鋒。Riken可以將深紫外LED的外量子效率做到3.8%,輸出功率達(dá)30 mW。

二、芯片工藝

1.正裝芯片

正裝芯片是目前市場(chǎng)上使用最多的芯片,日本日亞公司是該技術(shù)路線的典型代表。它一般是在藍(lán)寶石圖形襯底上生長(zhǎng)LED材料,從表面p-GaN出光,并在藍(lán)寶石背面蒸鍍一層反射膜。需將芯片的一部分區(qū)域干法刻蝕至n-GaN以制作共面電極。正裝芯片的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制作成本低,適合小功率工作。由于藍(lán)寶石襯底的散熱能力不強(qiáng),正裝芯片大功率工作時(shí)會(huì)受到一些限制,但是日亞公司憑借其材料質(zhì)量上的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)了LED在高結(jié)溫下依然具有可觀的效率。其使用外量子效率84.3%的藍(lán)光LED正裝芯片封裝得到的白光LED在20 mA下可實(shí)現(xiàn)249 lm/W的光效;高功率白光LED在350 mA電流下光效為183 lm/W。正裝芯片的關(guān)鍵技術(shù)包括:

(1)透明導(dǎo)電膜

目前產(chǎn)業(yè)界主要使用氧化銦錫(ITO)電極作為p-GaN表面的透明歐姆電極。ITO是在太陽(yáng)能電池和液晶領(lǐng)域被廣泛使用的透明導(dǎo)電膜,在藍(lán)光區(qū)域有良好的透光性。另一方面,In元素在地球上的儲(chǔ)量不豐富,屬于稀有金屬。因此,人們開始尋找新的透明導(dǎo)電材料代替ITO,比較有代表性的是ZnO透明薄膜。ZnO也屬于寬禁帶半導(dǎo)體,對(duì)藍(lán)光透明。但是其穩(wěn)定性、接觸特性等與ITO相比還存在差距,因此產(chǎn)業(yè)界尚未開始使用。

(2)表面粗化

前面提到,藍(lán)寶石圖形襯底的使用增強(qiáng)了光在GaN和藍(lán)寶石界面處的散射,大幅提高了LED的光提取效率。在p-GaN表面或ITO電極表面也可制作相應(yīng)的粗糙化結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)光的散射。日亞公司的代表性技術(shù)之一,就是將ITO透明電極制作成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),以利于光的出射。一些機(jī)構(gòu)也開始研究采用自組裝生長(zhǎng)ITO納米線的方法在LED表面形成粗化結(jié)構(gòu)。此外,也有人嘗試采用干法刻蝕的方法在p-GaN上制作二維光子晶體結(jié)構(gòu),利用光子晶體的禁帶實(shí)現(xiàn)藍(lán)光的全部出射。但是大面積均勻的光子晶體的制作十分困難,成本很高,且會(huì)對(duì)電特性造成一定破壞,因此在產(chǎn)業(yè)界使用不多。

(3)DBR反射器

DBR反射器主要用于蒸鍍?cè)诒粶p薄的藍(lán)寶石襯底背面,將原本從藍(lán)寶石背面出射的光反射至LED表面出射。早期的反射鍍膜使用Al、Au等金屬,但成本過高,目前較多使用的是由SiO2/TiO2介質(zhì)膜組成的DBR反射器。

2.垂直結(jié)構(gòu)芯片

垂直結(jié)構(gòu)芯片是目前高端LED芯片采用的主流技術(shù)路線。它是在p-GaN表面蒸鍍高反射率金屬歐姆電極并將LED倒扣焊接在Si或金屬熱沉上,然后把襯底剝離掉露出粗糙的n-GaN,在n-GaN表面制作歐姆電極,器件工作時(shí)電流垂直流過芯片。這種設(shè)計(jì)不損失制作共面電極時(shí)刻蝕掉的那一部分發(fā)光面積,且電流垂直流過芯片避免了橫向流動(dòng)的擁塞效應(yīng),同時(shí)散熱能力變得很強(qiáng),因此芯片在大功率條件下工作的性能很高。但是工藝步驟比較多,制作成本比正裝芯片要高。美國(guó)Cree公司是該技術(shù)路線的代表,已經(jīng)開始量產(chǎn)1W電功率下光效達(dá)200 lm/W的白光LED器件(非傳統(tǒng)1×1 mm2尺寸的芯片)。其關(guān)鍵的技術(shù)包括:

(1)襯底剝離

對(duì)于Si襯底,一般采用濕法腐蝕的方式去掉襯底即可。而對(duì)于藍(lán)寶石或者SiC襯底則一般采用激光剝離技術(shù)進(jìn)行分離,它是將紫外激光聚焦到襯底和LED的界面處,讓GaN吸收激光紫外的能量生成液態(tài)Ga和N2從而使襯底與GaN外延層分離。該技術(shù)可以一次剝離整片襯底,效率很高,但是需要盡可能避免激光對(duì)LED外延層造成的損傷。

(2)表面粗化

激光剝離后的n-GaN表面是粗糙的N極性面,將其浸泡于加熱的KOH溶液之中,KOH可以腐蝕GaN表面形成隨機(jī)排布的金字塔結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)十分利于光的散射。該技術(shù)的專利掌握在UCSB中村小組手中,但許多廠商實(shí)際都在使用相同的技術(shù)。

3.倒裝芯片

藍(lán)寶石襯底是限制正裝LED芯片散熱的主要因素,美國(guó)Lumileds公司率先在業(yè)界開發(fā)了基于Si基熱沉的倒裝芯片結(jié)構(gòu)。它首先制備出具有適合共晶焊接電極的大尺寸LED芯片,同時(shí)制備出相應(yīng)尺寸的硅底板并在其上制作出供共晶焊接的金導(dǎo)電層及引出導(dǎo)電層,然后利用共晶焊接設(shè)備將大尺寸LED芯片倒扣后與硅底板焊接在一起,光從藍(lán)寶石襯底的背面出射,熱量通過電極焊料從Si基熱沉導(dǎo)走。這樣的結(jié)構(gòu)較為合理,即考慮了出光問題又考慮到了散熱問題,適合制作大功率LED。當(dāng)藍(lán)寶石襯底的激光玻璃技術(shù)發(fā)展起來后,曾經(jīng)一度認(rèn)為倒裝芯片是一種介于正裝芯片和垂直結(jié)構(gòu)芯片之間的過渡技術(shù)。在大多數(shù)企業(yè)放棄倒裝結(jié)構(gòu)的時(shí)候,Lumileds公司依然堅(jiān)持了這種技術(shù)路線,即使能夠?qū)⑺{(lán)寶石襯底剝離掉也還是保留了共面電極的設(shè)計(jì)。這種倒裝結(jié)構(gòu)在chip on board(COB)技術(shù)發(fā)展起來以后又重新回歸到人們的視野中。COB技術(shù)是在陶瓷基板上采用印刷電路的方式制備出已經(jīng)設(shè)計(jì)好串并聯(lián)電路的若干芯片電極焊點(diǎn),將LED倒裝芯片一顆顆依次焊接在board上實(shí)現(xiàn)大功率的器件。這種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了封裝,實(shí)現(xiàn)了大功率器件的小型化,為照明燈具的設(shè)計(jì)提供了便利。

4.高壓交/直流驅(qū)動(dòng)LED

單顆LED芯片工作于低壓直流狀態(tài)下,為了適用220 V的市電,LED照明光源需要配套相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電源。但是將220 V高壓變?yōu)? V左右低壓的電源轉(zhuǎn)換效率不夠高,同時(shí)壽命受限于電解電容,在實(shí)際使用中存在許多問題。在芯片層面實(shí)現(xiàn)多顆LED小芯片的串并聯(lián)可使得LED工作在更高的驅(qū)動(dòng)電壓下,主要有兩種思路。一種是利用LED作為二極管的整流特性,將多顆LED小芯片組成電橋結(jié)構(gòu),直接采用220 V交流電驅(qū)動(dòng)LED,這種方式的優(yōu)點(diǎn)是省去了變壓器,但是每半個(gè)周期只有部分LED點(diǎn)亮,因此效率不高。另一種是將多顆LED小芯片串聯(lián)起來,采用高壓直流電驅(qū)動(dòng)。這種方式依然需要電源適配器,但是由于變壓后的電壓是幾十伏,所以驅(qū)動(dòng)電源的效率高,可靠性也高,相比傳統(tǒng)方式還是有所改善。因此,高壓直流驅(qū)動(dòng)LED芯片目前是韓國(guó)和臺(tái)灣廠商研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

以上對(duì)目前的LED材料外延和芯片工藝的關(guān)鍵技術(shù)以及發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了概括。在各國(guó)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的大力投入下,LED材料和芯片技術(shù)已經(jīng)比較成熟,芯片的光效已經(jīng)不再是限制LED照明應(yīng)用的主要瓶頸。半導(dǎo)體照明技術(shù)下一步的發(fā)展是在盡可能降低成本的同時(shí)提供比傳統(tǒng)照明更好的光色品質(zhì)和人眼舒適度。這對(duì)LED材料和芯片提出了新的要求,如果高效率和高顯色指數(shù)的無熒光粉單芯片白光LED能夠?qū)嵱没?,則無疑是對(duì)半導(dǎo)體照明技術(shù)的一項(xiàng)顛覆性革命。

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