經(jīng)常看到廠商宣稱的實驗室記錄或量產(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?人們在談?wù)揕ED的光效的時候，需要注意其對應(yīng)的是什么條件，因為影響LED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)動電流條件下，光效差異可能達到20%多，不同的顯色指數(shù)(CRI 80 與CRI 65)之間，光效的差異也能達到20%以上。

11月7日，第十一屆中國國際半導(dǎo)體照明展覽會暨論壇(SSLCHINA2014)之“芯片、器件、封裝與模組技術(shù)(Ⅱ)”技術(shù)分會在廣州廣交會威斯汀酒店舉行，會上，歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司高級技術(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”的報告。

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

陳文成表示，如果不考慮任何的損失，LED的理論極限光效會在410lm/W左右，這是基于采用四色窄光譜混光方式的計算結(jié)果。在實際的應(yīng)用中，采用藍(lán)光+黃光熒光粉方案的理論極限光效會在380lm/W左右，但此時的顯色指數(shù)將會在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)，其理論極限光效會在350lm/W左右。但這些理論的極限光效在實際應(yīng)用中價值不大，因為在實際應(yīng)用我們還需要考慮性價比lm/$。

“要真正提升LED的光效，我們需要從LED器件生產(chǎn)流程的各個環(huán)節(jié)去優(yōu)化設(shè)計，如芯片設(shè)計，熒光粉技術(shù)及封裝設(shè)計等。”陳文成說。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)動電流，這是目前高光效中功率芯片的主要做法，對于大功率芯片，也可以通過改善芯片結(jié)構(gòu)來提升電流均勻度，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項目中率先實現(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，實現(xiàn)147lm/W的光效，其中心波長為530nm, 波峰寬度為30nm。同是，采用熒光粉轉(zhuǎn)換的綠光，光效達到了209lm/W (45A/cm2的電流密度下), 在較低的驅(qū)動電流下，最高光效更是可達274lm/W

二是在GECCO項目中，新創(chuàng)了3D納米白光LED，可實現(xiàn)提升光效的同時，進一步降低成本。通常提升光效通常和降低成本是矛盾的，因為要實現(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3D納米的結(jié)構(gòu)，在同樣晶元尺寸的條件下實現(xiàn)更大的有效發(fā)光面積，從而降低了Droop效應(yīng)，使得未來LED在提升光效的同時，也可能進一步降低成本。