「革命性的固态照明技术」将使LED应用更广泛

具备省电特性的LED成为越来越热门的固态照明方案，技术演进将使LED的应用更为广泛。美国壬色列理工学院（RPI）智能照明工程研究中心的研究人员正透过新材料的使用，着手进行一项「革命性的固态照明技术」研发。

现在的LED是采用氮化鎵銦做为活性区量子井（quantum wells）的材料，夹在较厚的氮化鎵阻障层（barrier layers）之间。在两种材料之间相应的片段（relative fraction）能让光的顏色分成紫色到琥珀色。两种材料之间的偏振失配（polarization mismatch）则会导致电子洩漏，并在高输出层级的应用上降低LED的效益。「氮化鎵是一种比较单纯的材料，不过却不会与氮化鎵銦井形成偏振匹配。」RPI智能照明工程研究中心的研究项目领导人Fred Schubert表示：「该种失配是造成高输出功率LED效率骤降（Efficiency droop）的物理原因。」高输出功率LED的效率骤降现象，使这类产品输出功率越高、每流明耗费的能源更多。Schuert指出，这是市面上固态照明技术的一个关键缺点。「近十年来的高输出功率LED都是使用相同的材料，我们的新方案则是改变了现有LED活性区（active region）的关键元素，相信这种改变将改革全世界的固态照明技术。」他预期，新技术在目前规模达100亿美元的全球LED市场上，适用75%的产品。

Schuert的研究团队声称，他们透过使用偏振匹配的氮化鎵銦层来取代氮化鎵，因此效率骤降的状况能在高功率的情况下减轻到25%。材料之间的大规模偏振失配，意味着电子一开始会跟着电流跑，然后在它们移动到能重组并发光的位置时，就会与电流相背。透过使这些偏振场匹配，不只能提升LED的效率，也能降低前向电压（forward voltage）。Schuert表示，使用偏振匹配的材料带来很大的改变，虽然目前还不够完美，但他们相信对于在固态照明领域的高功率LED应用来说十分重要。理想中的LED效率应该在每瓦300流明左右，不过目前就算是效率最高的实验原型，其效率也只达到每瓦170流明。Schuert的研究团队中也有来自三星的成员，在三星与RPI的通力合作下，Schubert有信心在数年内就可制造出每瓦200流明的LED产品。