李晋闽 1,2,3,*刘志强 1,2,3魏同波 1,2,3闫建昌 1,2,3[ ... ]王军喜 1,2,3
1 中国科学院半导体研究所照明研发中心, 北京 100083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京第三代半导体材料与应用工程技术研究中心, 北京 100083
半导体照明是21世纪初兴起的产业,也是我国第三代半导体材料成功产业化的第一个突破口,技术发展日新月异,是国际高科技领域竞争的焦点之一。目前,我国半导体照明产业已经形成了完整的产业链,功率白光LED、硅基LED和全光谱LED等核心技术同步国际,紫外LED、可见光通讯、农业光照和光医疗等创新应用走在世界前列。介绍了我国在半导体照明方面的研究进展,回顾了相关产业的发展情况,并对未来进行了展望。
材料 半导体照明 发光二极管 氮化物 深紫外LED
北京大学宽禁带半导体研究中心人工微结构和介观物理国家重点实验室, 北京 100871
Ⅲ族氮化物(又称GaN基)宽禁带半导体属于新兴的第三代半导体体系,在短波长光电子器件和功率电子器件领域具有重大应用价值。过去10多年,以蓝光和白光LED为核心的半导体照明技术和产业飞速发展,形成了对国家经济和人民生活产生显著影响的高技术产业。近年来GaN基功率电子器件受到了学术界和产业界的高度重视,形成了新的研发和产业化热点。首先介绍了半导体照明技术和产业的发展历程和现状,分析了当前GaN基LED芯片技术面临的关键科学和技术问题;然后重点介绍了GaN基微波功率器件和电力电子器件的发展历程和动态,包括微波功率器件已经取得的突破性进展和产业化现状,电力电子器件相对Si和SiC同类器件的优势和劣势,并对GaN基功率电子器件当前面临的关键科学和技术挑战进行了较详细的分析。
半导体 禁带 半导体照明 功率电子器件 semiconductor band gap semiconductor lighting power electronic devices
1 五邑大学应用物理与材料学院，广东 江门 529020
2 木林森股份有限公司，广东 中山 528415
近年来半导体照明光源-发光二极管(LED)产业和技术发展迅速，取代传统白炽灯的步伐越来越快，相关核心技术的研究也成为各国研究的热点，但LED的发光效率和制造成本依然是阻碍LED绿色照明光源普遍推广应用的一个绊脚石。文章简述了提高外量子效率的几种有效途径，如表面微粗化技术、芯片非极性面/半极性面生长技术、倒装芯片技术、生长分布布喇格反射层(DBR)结构、激光剥离技术，纳米压印与SU8胶相结合技术、光子晶体技术等。
半导体照明光源 表面微粗化技术 倒装芯片技术 激光剥离技术 semiconductor light source surface roughening technology flip-chip technology divesting laser technology
1 清华大学 深圳研究生院 半导体照明实验室， 广东 深圳 518055
2 上海飞机设计研究院， 上海 200235
3 清华大学 电子工程系 集成光电子学国家重点实验室， 北京 100084
热阻网络法在传统热阻定义的基础上，简化了系统的计算模型。文章在分析半导体照明系统内部各器件热阻的基础上，提出了一种计算各点温度的热阻网络模型。利用一维热阻网络拓朴关系进行了热场的计算和分析，并与有限元仿真结果进行了对比。通过验证表明，采用该方法得到的结点温度与有限元仿真的结果相差不超过5％，模拟结果与热阻网络模型预测的结果吻合得很好，显示该模型具有较高的精确度。这种热阻网络拓朴分析技术可在某种程度上应用于发光二极管(LED)组件甚至复杂的照明系统的热学分析。
半导体照明 热分析 热阻网络法 semiconductor lighting thermal analysis thermal resistance network
中国海洋大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266100
基于发光二极管（LED）结温的正向电压测量法，建立以结温与正向电压及电流组成的联合多项式作为经验模型。该模型克服了传统正向电压法的局限性和繁琐性，可适用指定类型LED在任意散热环境下的在线结温测量。在由电压、电流为变量组成的二次多项式六参数模型基础上，分别进行了各种组合形式的最小二乘拟合并对模型计算值进行标准差评判，最终确定一种四参数模型为最优经验模型。对确定的模型进行了基于实测数据的有效性分析，结果表明：结温的模型计算值与实测值拟合良好。在已确定模型的前提下，存在误差的主要原因是采样数据间隔太大且不均匀导致拟合残差增大。可提高采样数据密度和剔除不良数据进行重复拟合以提高模型的有效性。
光学器件 半导体照明 经验模型 LED结温 正向电压法 最小二乘法 光学学报
2011, 31(s1): s100313
厦门大学物理系, 福建省半导体照明工程技术研究中心, 福建 厦门 361005
在不同的交流电压、频率和热沉温度下，对交流发光二极管(AC-LED)的光学和电学参数进行了测试。通过对AC-LED电流电压特性、光通量和光功率的深入研究，发现在交流和直流有功功率相同的情况下，器件的光通量、光功率和发光效能在交流驱动下要比直流驱动时低。随着有功功率的增大，器件的发光效能呈现先增大后减小的趋势，器件热效应、GaN基LED的效率衰减现象以及等效串联电阻是造成这一现象的主要因素。同时还在改变热沉温度的条件下，讨论了温度对器件的峰值波长、光功率与发光效能的影响。
光电子学 交流发光二极管 半导体照明检测 发光效能 有功功率
1 浙江大学 光电系，杭州 310027
2 浙江警官职业学院 安防系，杭州 310018
脉冲法是可同时测量LED 结温和热容的新方法，该法先给被测LED 注入幅度与额定电流相等的方波电流脉冲，再分别测量该LED 在不同结温下的正向电压，获得正向电压与结温的敏感度系数，结合测量额定电流下的正向结电压就可得该LED 的结温，最后利用结温变化与单个脉冲的热量输入可计算出热容。文章重点研究了脉宽对结温测量精度的影响以及脉冲法测量LED 热容的方法，设计了脉冲法测量装置。研究表明：要使脉冲电流对结温的测量影响小于1℃，脉宽应控制在几个到十几个μs 数量级上；脉冲法与热学积分周期法测出的热容基本吻合。
电流脉冲法 LED 结温 LED 热容 半导体照明 pulse measurement LED junction temperature LED thermal capacity semiconductor illumination
文章介绍了半导体照明产业涵盖的范畴，通过分析国内外半导体照明产业的发展现状及技术水平，提出半导体照明产业发展的特点和趋势，指出国内半导体照明产业存在的问题，对中国半导体照明产业的发展方向进行了初步研究和说明。
发光二极管 半导体照明 技术水平 发展方向 LED(light emitting diode) semiconductor lighting technology level development trend
1 复旦大学 分析测试中心,上海 200433
2 复旦大学 光源与照明工程系,上海 200433
半导体照明光源——发光二极管(LED)是近年来快速发展的光源,是光源领域的研究热点。回顾了LED的发展历史,理论分析了LED的光效,通过与其他类型光源的价格等的比较,展示了LED在光源领域未来的重要地位和光明前景。综述了LED技术的发展现状,包括LED外延技术、芯片技术、金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备、封装技术等的进展,并叙述了提高LED内量子效率及光效的主要研究方向。指出,随着LED光效等的进一步提高,LED将成为照明光源的主角。
发光二极管(LED) 半导体照明光源 半导体照明技术 发光效率 激光与光电子学进展
2010, 47(6): 062502
1 上海沪嘉高速公路实业有限公司。上海 201802
2 上海科锐光电发展有限公司，上海 200333
根据LED 半导体照明的特殊要求，分析了LED半导体照明灯具在光学、热学、电学方面的特性，探讨了LED半导体照明灯具在高速公路收费站车道照明方面的应用优势。
LED 半导体照明灯具 光学 热学 电学 收费站 车道 LED SSL Fixture optical thermal electrical Charge-StatiOn lane
