回顧2017年，led行業(yè)諸多技術(shù)取得了突破性發(fā)展。現(xiàn)ofweek半導(dǎo)體照明網(wǎng)小編綜合盤點了全球各地的一些led相關(guān)的新技術(shù)及新應(yīng)用信息，期望大家能夠從中吸取應(yīng)用創(chuàng)意養(yǎng)分，以創(chuàng)造出更多優(yōu)秀的產(chǎn)品。
技術(shù)是推動led產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的強大驅(qū)動力，也是企業(yè)闊步登上世界舞臺的底氣和硬氣。在市場經(jīng)濟競爭日趨激烈的情況之下，led行業(yè)只有不斷推動技術(shù)的革新，才能得到更好的發(fā)展。
回顧2017年，led行業(yè)諸多技術(shù)取得了突破性發(fā)展。現(xiàn)ofweek半導(dǎo)體照明網(wǎng)小編綜合盤點了全球各地的一些led相關(guān)的新技術(shù)及新應(yīng)用信息，期望大家能夠從中吸取應(yīng)用創(chuàng)意養(yǎng)分，以創(chuàng)造出更多優(yōu)秀的產(chǎn)品。
高光效低能耗led智能植物工廠關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)集成
由楊其長、魏靈玲等團隊完成的項目——“高光效低能耗led智能植物工廠關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)集成”榮獲2017年國家科技進步二等獎。楊其長教授團隊經(jīng)過12年的潛心研究，在植物工廠光源適配理論與方法、光效與能效提升、營養(yǎng)品質(zhì)調(diào)控以及多因子協(xié)同管控技術(shù)等方面取得了多項原創(chuàng)性成果。奠定了我國在國際上的優(yōu)勢地位。
所突破的關(guān)鍵技術(shù)包括：
先提出植物“光配方”概念并闡明其理論依據(jù)，創(chuàng)制出基于光配方的led節(jié)能光源及其光環(huán)境調(diào)控技術(shù)。基于植物光合對不同光譜的響應(yīng)特征，率先提出了植物“光配方”概念，構(gòu)建了典型作物不同生育期的光配方優(yōu)化參數(shù)。創(chuàng)制出基于光配方的紅光(660nm)與藍光(nm)芯片組合式、藍光芯片與熒光粉激發(fā)式多光譜組合 (r/g/b/fr) led節(jié)能光源;研發(fā)出基于植株發(fā)育特征的移動式led光源及其光環(huán)境調(diào)控技術(shù)，顯著降低光源能耗。與熒光燈相比，節(jié)能率達62%以上。
首次提出植物工廠光-溫耦合節(jié)能調(diào)溫方法，發(fā)明了基于室外冷源與空調(diào)協(xié)同調(diào)溫的節(jié)能調(diào)控技術(shù)。基于夜晚室外空氣含有冷源、光期空調(diào)降溫能耗高的現(xiàn)實，首次提出將光期置于夜晚、引進室外自然冷源降溫的“光-溫耦合節(jié)能調(diào)溫”方法，發(fā)明了基于室外冷源與空調(diào)協(xié)同調(diào)溫的植物工廠節(jié)能環(huán)境調(diào)控技術(shù)裝備，顯著降低空調(diào)能耗。與傳統(tǒng)空調(diào)降溫相比，節(jié)能率達24.6-63.0%。
發(fā)明了uv-納米tio2營養(yǎng)液協(xié)同處理技術(shù)和采收前短期連續(xù)光照提升蔬菜品質(zhì)方法，研發(fā)了基于光-營養(yǎng)協(xié)同調(diào)控的蔬菜品質(zhì)提升技術(shù)。發(fā)明了uv-納米tio2協(xié)同處理營養(yǎng)液自毒物質(zhì)的技術(shù)方法，首次提出采收前短期連續(xù)光照調(diào)控蔬菜品質(zhì)新技術(shù)，探明了提升蔬菜品質(zhì)的光環(huán)境優(yōu)化參數(shù)及調(diào)控策略，降低葉菜硝酸鹽含量達30%以上，并顯著提高了vc和可溶性糖含量。
研發(fā)出植物工廠光效、能效與營養(yǎng)品質(zhì)提升的環(huán)境-營養(yǎng)多因子協(xié)同技術(shù)，集成創(chuàng)制出3個系列的智能led植物工廠成套產(chǎn)品。探明了基于光配方、光-溫耦合與營養(yǎng)品質(zhì)提升等多因子協(xié)同調(diào)控的邏輯控制策略及算法，研制出基于物聯(lián)網(wǎng)的植物工廠智能化管控技術(shù)，實現(xiàn)對植物工廠溫度、濕度、光照、co2濃度以及營養(yǎng)液ec、ph、do等要素的在線檢測、遠端訪問、程序更新及網(wǎng)絡(luò)化智能管控。集成創(chuàng)制出3個系列的智能led植物工廠成套技術(shù)產(chǎn)品：規(guī)模量產(chǎn)型、可移動型、家庭微型植物工廠。
稀土金屬可用于提煉led發(fā)光材料
近日，有消息稱日本研發(fā)人員從海岸附近深海里稀土金屬提煉led產(chǎn)品原料。
具體消息稱，日本東京大學(xué)教授加藤泰浩(yasuhiro kato) 和其研究團隊成功從南鳥島外海里的稀土金屬提取出釔(yttrium) 和鈰(cerium)來用作led發(fā)光材料。目前已有從海床提煉金屬原料，該技術(shù)被多家企業(yè)擁有，其中包含豐田汽車、三井造船和東京大學(xué)等。
據(jù)悉，一旦該技術(shù)被開發(fā)，從深海提煉的金屬還有可能應(yīng)用于電動車、電池和風(fēng)能等產(chǎn)業(yè)。目前，日本政府正在考慮是否應(yīng)用此技術(shù)開發(fā)日本附近深海里稀土金屬提煉項目。
實驗室新發(fā)現(xiàn)：加入硼可解決led發(fā)光效率下降現(xiàn)象
密西根研究團隊11月發(fā)表**新研究，發(fā)現(xiàn)將化學(xué)元素硼(boron)加入氮化銦鎵 (ingan) 材料可以讓led半導(dǎo)體的中間層(middle layer)厚度變大，解決發(fā)光效率隨著注入電流的提高而下降的現(xiàn)象。這項研究已經(jīng)刊登于應(yīng)用物理學(xué)快報(applied physics letters)。
發(fā)光二極管(light-emitting diode)半導(dǎo)體由帶有正電性質(zhì)的p型半導(dǎo)體和帶有電子的n型半導(dǎo)體組合，通電后具有正電性質(zhì)的電洞(hole) 會和電子(electron)結(jié)合并產(chǎn)生光，在中間層的所使用的材質(zhì)將決定波長長短。
電子和電洞移動到中間層時，有太多的電子同時被擠壓到中間層，會使其相互碰撞、無法有效的和電洞結(jié)合，降低發(fā)光效率，而這種情形又稱之為歐格再結(jié)合(auger recombination)。
而要解決這項問題的辦法是增加中間層的厚度，好讓電子和電洞有足夠的空間;然而要增加中間層的厚度卻沒有想象中容易。
因為led半導(dǎo)體是晶體狀，原子間有其固定排列規(guī)則，而該特定間距又稱為晶體參數(shù)(lattice parameter)。當(dāng)晶體材料相互層疊生長時，它們的晶格參數(shù)必須相似，原子排列規(guī)則與材料連接處才能匹配，否則材料會變形。
研究者williams和kioupakis透過預(yù)測模型發(fā)現(xiàn)，將硼加入氮化銦鎵，可以增加中間層的厚度，以利電子和電洞結(jié)合。bingan材料發(fā)出的光的波長也非常接近于氮化銦鎵的波長，可以調(diào)整出不同的顏色。
這項研究是否能實際在實驗室產(chǎn)出還是未知數(shù)，而究竟要摻入多少的的硼元素也是一項挑戰(zhàn)，但是密西根研究團隊的發(fā)現(xiàn)對新型led的研發(fā)是一大貢獻。
英國新型led路面可提示司機和騎車者
一種新型嵌入led燈的路面在倫敦揭幕，目的是幫助檢測行人，并且警告司機以及自行車手道路上出現(xiàn)的危險。 新的道路由一家名為umbrellium的公司為保險公司direct line開發(fā)，并將高清攝像機和led嵌入路面。
道路上的兩臺照相機能夠記錄數(shù)百個變量，并檢測到十字路口22米范圍內(nèi)的行人或其他道路使用者。信息可以從相機送到電腦，該電腦在不到百分之一秒的時間內(nèi)做出反應(yīng)，讓led顯示各種顏色和圖案。
道路使用機器學(xué)習(xí)來預(yù)測行人運動，為他們創(chuàng)造一個十字路口。道路表面采用可以嵌入瀝青的高沖擊塑料。根據(jù)設(shè)計師的要求，塑料表面能夠承受很大的交通流量。道路的塑料表面有超過660個led燈，可編程改變顏色和圖案，以便為騎自行車的人或司機提供行人過路警告。
原型道路是防水的，可以保持車輛和人的重量，能夠區(qū)分人，車輛或自行車之間的差異。
rayvio的uvb led或用于治療維生素d缺乏患者
pr newswire發(fā)表在scientific reports的研究顯示，相比陽光，rayvio的293nm紫外線led發(fā)出的光能夠更有效地在皮膚樣本中產(chǎn)生維生素d3。在醫(yī)學(xué)博士michael f. holick的帶領(lǐng)以及波士頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院和波士頓大學(xué)ignition award的支持下，tyler kalajian和他的研究團隊發(fā)現(xiàn)，暴露在rayvio紫外線led下短短0.52分鐘的皮膚樣本所產(chǎn)生的維生素d3是暴露在陽光下32.5分鐘的樣本的兩倍多。
波士頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)、生理學(xué)和生物物理學(xué)教授、波士頓醫(yī)學(xué)中心內(nèi)分泌學(xué)家holick博士表示：“我們測試了不同來源和不同波長的紫外線led。rayvio的293nm led在**短的時間內(nèi)顯示了**大的維生素d3生成潛力。這項研究將帶來新一代光藥理學(xué)技術(shù)，使用具有特定波長的led可在人體皮膚中引起特定的生物效應(yīng)，幫助治療和預(yù)防慢性疾病。”
維生素d缺乏會導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥、佝僂病和其他代謝性骨病，在全年長時間日照有限的北緯和南緯地區(qū)較為普遍。這個維生素d產(chǎn)生裝置適用于炎癥性腸病和胃旁路手術(shù)等脂肪吸收不良綜合征患者。研究顯示rayvio的紫外線led可用于治療維生素d缺乏患者。
產(chǎn)生維生素d3的紫外線led裝置可用于較少接觸陽光的皮膚部位，如大腿、手臂、腹部和背部，從而**大限度地降低罹患非黑色素瘤皮膚癌的風(fēng)險。該裝置還可以發(fā)射更窄波段的uvb(紫外線b)，從而降低皮膚暴露于更高波長紫外線輻射時皮膚損傷的可能性。
rayvio首席執(zhí)行官robert c. walker博士表示：“數(shù)字紫外線技術(shù)在光療方面的潛力是巨大的。holick博士對我們uvb led的研究證明了新應(yīng)用有望改善和拯救數(shù)十萬人生命的潛力。僅在美國就有75%的青少年和成年人缺乏維生素d。通過研究團隊的努力和波士頓大學(xué)光子學(xué)中心在紫外線led方面的開創(chuàng)性工作，我們可能很快就會看到創(chuàng)新治療方案(如與可穿戴設(shè)備整合)可以幫助數(shù)百萬人。”
照明不靠電 彩虹隧道采用led自發(fā)光技術(shù)
9月15日，浙江湖州市205省道天荒坪1號隧道自發(fā)光工程完成施工，這是該市首座照明不靠電的“彩虹隧道”，能有力助推公路養(yǎng)護工程更節(jié)能、更環(huán)保。
“彩虹隧道”采用的是一種可以不用電、自主發(fā)光的新材料，新材料被安裝在隧道頂部及道壁。這種新材料的發(fā)光原理是通過led電光激發(fā)-電光儲能-儲能自發(fā)光-led電光激發(fā)循環(huán)工作，每次只需5至15分鐘，就能吸收儲存自然光、機動車輛及各類燈光光能，不需要任何能源，就能維持12小時發(fā)出黃、藍、綠色等光芒。在天荒坪1號隧道內(nèi)，還相應(yīng)設(shè)置了自發(fā)光照明誘導(dǎo)標(biāo)識，大面積的彩色條用作警示提醒，道壁上的誘導(dǎo)標(biāo)識則有利于引導(dǎo)安全行駛。
該自發(fā)光技術(shù)除具有零能耗和零碳排放的特點外，還能起到救急作用。一旦隧道內(nèi)發(fā)生停電、起火、爆作、崩坍等事故，就可以發(fā)揮12小時應(yīng)急發(fā)光誘導(dǎo)作用，為被困人員快速逃生提供誘導(dǎo)指示。
美研發(fā)出單片集成三色led 未來將包含更多顏色組合
基于氮化銦鎵技術(shù)和現(xiàn)有的制造設(shè)施，應(yīng)變工程可以為微顯示器提供一種可行的方法。
基于銦鎵氮化物(ingan)多量子阱的應(yīng)變工程，美國密歇根大學(xué)已經(jīng)開發(fā)出單片集成的琥珀-綠-藍色led。該應(yīng)變工程是通過蝕刻不同直徑的納米柱來實現(xiàn)。
研究人員希望未來能用635nm光致發(fā)光的量子阱生產(chǎn)出紅-綠-藍led，為基于這種像素led的微顯示器提供可行的方法。其他潛在應(yīng)用包括照明、生物傳感器和光遺傳學(xué)。
除了美國國家科學(xué)基金會(nsf)的支持外，三星還為制造和設(shè)備設(shè)計提供了支持。研究人員希望開發(fā)出基于現(xiàn)有制造基礎(chǔ)設(shè)施的芯片級多色led平臺。
外延材料通過金屬有機化學(xué)氣相沉積(mocvd)在2英寸無圖案藍寶石上生長。發(fā)光有源區(qū)域由5個2.5nm ingan阱組成，由12nm gan柵極隔開。電子阻擋層和p-接觸層分別由20nm的氮化鋁鎵(p-al0.2ga0.8n)和150nm的p-gan組成。
使用電子束光刻使納米柱成型，用鎳掩模進行混合干濕法蝕刻處理。大部分蝕刻是干的電感耦合等離子體，濕法蝕刻階段用于實現(xiàn)**終直徑，并且去除干法蝕刻步驟中的損害。蝕刻深度約為nm。在整個制造過程中，保護蝕刻掩模，目的是為了保護p-gan表面。
在對50nm氮化硅進行等離子體增強化學(xué)氣相沉積(pecvd)之后，用旋涂式玻璃對結(jié)構(gòu)進行平整，以電隔離n和p-gan部分。
將平整后的結(jié)構(gòu)進行干式回蝕，以暴露柱的尖端。用硝酸溶液除去鎳掩模材料。 p接觸的鎳/金金屬化在空氣中進行熱退火。
設(shè)備的電氣性能在5v反向偏壓下顯示出每像素約3x10-7a的低泄漏。低泄漏歸因于兩個因素 - 扁平量子阱提供了低電流擁擠效應(yīng)，以及由應(yīng)變引發(fā)的載流子到納米柱中心的限制。在較窄的納米柱中由于更大的電流密度造成的下降效應(yīng)的風(fēng)險，可通過減小應(yīng)變進行改善，因此降低了由于iii-氮化物中化學(xué)鍵的電荷極化引起的電場而出現(xiàn)的量子限制“斯塔克效應(yīng)”。
新型添加劑使鈣鈦礦led更穩(wěn)定高效
美國普林斯頓大學(xué)研究人員在《自然·光子學(xué)》雜志上發(fā)表論文稱，他們開發(fā)出一種新技術(shù)，通過添加有機鹵化銨，制造出了成本更低、效率更高且性能更穩(wěn)定的鈣鈦礦發(fā)光二極管(led)。
過去10年來，led的應(yīng)用越來越廣，其節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小，但制造成本也相對較高，降低led制造成本是相關(guān)產(chǎn)業(yè)界的重要目標(biāo)。鈣鈦礦算是一種古老的材料，1839年首次發(fā)現(xiàn)于俄羅斯烏拉爾山脈，因俄羅斯礦物學(xué)家列夫·波洛夫斯基而得名(鈣鈦礦的英文名稱是perovskite)。這種材料多為立方體或八面體，具有奇特屬性。它可以是半導(dǎo)體，也可以是超導(dǎo)體，取決于其結(jié)構(gòu)。作為一種新型功能材料，鈣鈦礦在環(huán)境保護和工業(yè)催化等領(lǐng)域具有很大的開發(fā)潛力。近幾年，因其在太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用而受到持續(xù)關(guān)注。
有機無機雜化的鈣鈦礦材料也被很多科學(xué)家視為氮化鎵等led制備材料的替代品，但成膜效率低、穩(wěn)定性不高這兩個缺點制約了其在led領(lǐng)域的應(yīng)用。此次，普林斯頓大學(xué)研究人員開發(fā)的新技術(shù)解決了這一問題。他們在論文中稱，在制造鈣鈦礦薄膜時，在鈣鈦礦溶液中添加有機鹵化銨，尤其是長鏈有機鹵化銨，會使鈣鈦礦晶體顆粒小很多，制成的鈣鈦礦薄膜更薄、更光滑。而這樣的鈣鈦礦薄膜意味著更好的外部量子效率，會使發(fā)光二極管的效率更高，穩(wěn)定性更好。
相比于硅和其他led制備材料，鈣鈦礦更廉價，制備工藝也更簡單。研究人員稱，新技術(shù)將加速鈣鈦礦在照明、顯示、激光領(lǐng)域的商業(yè)應(yīng)用，使未來的led產(chǎn)品更高效且廉價。
奈米線uv led可望克服效率衰減問題
沙特阿拉伯阿布杜拉國王科技大學(xué)(king abdullah university of science and technology;kaust)的研究人員在**近一期的《光學(xué)快遞》(optics express)期刊中發(fā)表一種設(shè)計紫外光發(fā)光二極管(uv led)的新途徑，能讓基于氮化鋁鎵(algan)的uv led效率不至于衰減。
一般來說，基于algan的uv led由于存在較低的內(nèi)部量子效率、低擷取效率、低摻雜效率、極化電場大以及差排密度外延高等缺點，這些都限制了uv led在高功率的應(yīng)用。
研究人員一開始采用鈦覆蓋的硅晶圓以及依靠電漿輔助的分子束外延(pambe)，使其得以生長有效隔離的無缺陷硅摻雜氮化鎵(gan)奈米線，其中每一個都嵌入10個均勻形成algan/algan量子磁盤(qdisk)的堆棧。
雖然每一發(fā)射奈米線的直徑約8nm、長約350nm，但在實際的實驗中，肉眼可見的大型led是由一整區(qū)密集堆積的垂直排列奈米線所組成。
該組件在鈦涂覆的n型硅基板上生長，以改善電流注入與熱耗散，它們在337nm (具有11.7nm的窄線寬)時發(fā)射uv光源，其電流密度為32a / cm^2 (在0.5×10 .5mm^2組件上約80ma)，導(dǎo)通電壓約為5.5v。
在高達120a/cm^2的注入電流下，algan奈米線uv led仍能保持效率毫無衰減地作業(yè)。
該研究的一項有趣之處在于采用鈦涂覆的低成本硅基板來生長奈米線，這不僅能讓制程變得易于擴展，還能結(jié)合鈦金屬層帶來的諸多優(yōu)勢，包括更高的uv反射、更好的熱耗散，以及改善流注入。
用它照照就能治病?nasa也用這技術(shù)?
一款led clinic號稱是終極的掌上診斷工具，能夠?qū)Πò柎暮ＤY、皮膚病、痤瘡、潰瘍甚至是糖尿病等疾病起到一定的治療作用。真的有這么神奇?
led clinic目前尚在原型研發(fā)階段，所以設(shè)備的演示還是使用了3d動畫形式。可以看到，它是一個類似hub的便攜式小工具，使用led照射來治療一些外部創(chuàng)傷類的疾病。
led clinic在眾籌頁面上對其技術(shù)進行了一些解釋，表示它采用的是“光生物調(diào)節(jié)作用”原理，簡稱“pbm”(photobiomodulation)。
在網(wǎng)上進行了相關(guān)資料收集，發(fā)現(xiàn)這是一種尚在發(fā)展中的生物醫(yī)學(xué)技術(shù)，通過不同功率的激光或單色光來調(diào)節(jié)生物機能，促進細胞活動，廣泛用于鎮(zhèn)痛、消除炎癥、加快傷口愈合、促進毛發(fā)生長、改善血液循環(huán)等作用。
led clinic方面則表示，他們使用的改進型led技術(shù)，可以使其功效達到類似激光的作用，讓細胞產(chǎn)生反應(yīng)。
led clinic分為兩個型號，其中l(wèi)ed clinic pad尺寸較大、機身本身可發(fā)出led光，也可連接探頭燈。它適用于一些外部的治療，比如痤瘡、外部傷口，可以直接貼在皮膚上使用，或是幾個連接在一起加強效果。
另外一款led clinic focal，則內(nèi)置探頭燈，可以進行一些侵入式的局部治療，比如塞入鼻孔中，對大腦血液循環(huán)具有一定作用。當(dāng)然，led clinic pad也可連接外部探頭燈。
led clinic也擁有智能手機應(yīng)用，用戶可以直接選擇具體的病癥或是保健項目，設(shè)備便會以不同的led頻譜和強度進行照射，起到不同的治療作用。
雖然聽上去略有些邪乎，把探照燈塞到鼻孔里也略可怕，但“光生物調(diào)節(jié)作用”療法的確是有據(jù)可依，并且在不斷發(fā)展進化，哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院擁有研究中心、美國航天航空(nasa)也在使用這種技術(shù)。
當(dāng)然，如果led clinic能夠獲得權(quán)威的醫(yī)療認證(比如fda)、而不僅僅是展示自己的治療案例，可能會更有說服力。
當(dāng)前l(fā)ed可覆蓋的醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域包括生物鐘調(diào)整、心理治療、紫外固化、pot治療，光化學(xué)、美容嫩膚以及疾病治療等，led在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域正在發(fā)揮越來越廣泛的作用，且前景可期。
以上是網(wǎng)絡(luò)信息轉(zhuǎn)載，信息真實性自行斟酌。
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