灯光工程中白色LED光源发展

   1993年利用氮化镓(GaN)的高亮度蓝色LED开发不久,就开始了作为照明光源用的白色化研发。现实中大多数白色LED都是采用蓝色LED与黄色荧光体补色混合而成的类似白色(见图2)。为了改善达到白色的质量,由蓝色LED与黄色•红色的荧光体或绿色•红色的荧光体组合成多荧光体的形式。或者采用由眼见不到的近紫外线LED,激励三原色(红、绿、蓝)荧光体的形式。此外,还有将三原色LED芯片集成的方式。但这些并非合适一般的照明应用。从而,必须由基本的荧光体向白色光转换,其变换效率的提高及向外部输出光效率的提高,同时改善材料的使用寿命,都是今后研发的重要课题。
   降低LED结合部的温度,在微小器件的安装中散热设计对LED的性能也很重要。LED的现状是:将蔚蓝色(蓝宝石)基板上的GaN结晶成长,制作成器件。为达到更高的散热效果,正考虑采用导热性优的GaN整块结晶体作为基板。在高速下廉价的GaN结晶基板制作技术的研发,已取得新能源开发机构(NEDO)的支持。对下一代高效率高品质照明基础技术开发项目等已经立项并着手研究,对利用GaN结晶面方位能带间隙(band-gap)变化的多色发光器件也进行了探讨。这种不用荧光体的白色化新方法正引人注目。
    白色LED照明器械中,灯具还像原来那样,更换时将LED封入灯泡内或荧光灯直管内。市场上销售的白色LED如图3所示。另一方面,从下照灯(down-light)和顶棚灯(ceiling-light)等开始,作为LED专用灯具而设计的照明器械不断涌现。不仅从节能和散热等的安全性,而且从有效利用LED原有特色的光环境设计等方面,均为更值期待的研制方向。LED光源可简单调光,因为多元素的物质色温能调节,故可以创建更理想的光环境设计。
    不仅是家庭照明,在室外等公共场所的LED照明技术也在不断推进。现已能制造大规模集成LED芯片的高亮度照明器械。作为其一例,尝试在高速公路隧道内采用LED灯照明。与原来的钠灯和荧光灯比较,由于有更多数的灯具分散配置,力求路面照度均匀化的同时,借助配光特性的优化,可望视觉确认性的较大提高。

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