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江风益:从硅基LED进展看Micro-LED红光LED的未来

发布时间:2019/12/16 15:10:57   编辑:中华液晶网
提要: 重点是在红光,而且是Micro,所以这个报告的前提是Micro,我这里面定位的是10个微米以下,不是说30个微米,50个微米,如果是那么大的话,所以正因为Micro 10个微米以下,我所了解的有两大瓶颈,第1大瓶颈是巨量转移,第2大瓶颈就是红光。因为Micro很小,尺寸的红光效率非常低。
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尊敬的各位领导,各位企业家、各位专家,大家好,刚才郑院士做了一个很精彩的报告,也很全面,我这个报告相对比较简单,我这个题目叫《从硅基LED进展看Micro红光LED的未来》。

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重点是在红光,而且是Micro,所以这个报告的前提是Micro,我这里面定位的是10个微米以下,不是说30个微米,50个微米,如果是那么大的话,所以正因为Micro  10个微米以下,我所了解的有两大瓶颈,第1大瓶颈是巨量转移,第2大瓶颈就是红光。因为Micro很小,尺寸的红光效率非常低。

那么我长期是做半导体照明,不做显示,那么这次为什么来?这里一个小故事给大家讲一讲,在今年的7月份。诺贝尔奖获得者、蓝光的发明人希望跟我聊了一下天,他说他对我们的黄色发光二极管的进步感觉到很吃惊,他建议我应该做 Micro  红光,因为黄光跟红光波长相差比较近,那么往前走一步,有可能解决Micro红光技术瓶颈世界难题。因为他的建议,我在上个月做了几次实验,做了到现在也就是四五次试验,看到了希望,也就是说真正迈开了两大瓶颈,所以今天利用这个机会向大家汇报一下。所以报告分三个部分,一个是可见光LED的功效发展趋势,第二红光LED及照明的一些进展,后面汇报一下Micro红光的进展。57年前,何伦亚克发明了红色发光二极管,那么到现在为止,红橙黄绿青蓝紫,七彩色也都研制成功,也都已经产业化了,但是它发展很不平衡,从这个图就可以知道了,这是7年前美国能源部半导体照明战略研究组给出了一个图时间表、路线图。这里面你看看从上面半导体照明来说,在西线是半导体照明的可能是终极技术虚线,就是说不用荧光粉,因为现在证明蓝光加荧光粉,通过荧光粉去转换,那么西线他说不用荧光粉效率会是最高的,预计2050年会达到极限,那个时候会达到33流明/瓦,而且条件还比较苛刻,电流密度也比较大,那么为什么这样?那么就看下面,下面就是说只给4个基本的颜色,红的黄的绿的蓝的,那么效率最高的,现在蓝的效率是最高。效率你像那个的60%以上,达到70%的电光转换效率非常高了,但下面的瓶颈是什么?最下面那条线,黄光红光效率很低,因为费用很低,所以长期以来。监控LED就存在一个短板,红光效率太低了,所以半导体照明不得不通过荧光粉去转换,如果不通过荧光性转换就达不到节能减排的效果了,所以现在证明蓝光加荧光粉主流的话是没有办法的办法,但如果红光LED效率做到很高的话,那就不用荧光粉了。所以从另外一个看它的发展趋势,为什么定在2050年?主要是半导体芯片、发光芯片、光效提升,既有很大的挑战,尤其是黄光,你看她慢慢来,他预计是2050年中技术4个基本颜色都要达到86%的电光转换效率这么高,到现在为止蓝光还达不到,红光也达不到,那其他的更达不到。当然这里是指的一个电流密度比较大的情况。第二就是汇报一下红光LED的进展,经过50多年的发展,现在黄光效率得到了大幅度提升,那么后面几个点都是我们单位南昌大学做的研究结果。那么在电流密度20的时候,现在达到了27.9%的电光转换效率,以前不到10%,27.9%的时候对应176。如果电流密度减小到峰值的时候,比如说效率达到了47.9,而且资格达到了286万,所以电流密度随着电流密度的变化,效率会大幅度提升。所以现在好多讲了半导体照明什么水平不讲,它的测试条件实际上是没有任何意义的。那么这张图就是整个我们里面从绿光到了橙光范围的变化,最上面的就是最高值,就是电流密度比较低的时候,那么制定比如说570多厘米的时候也接近47.9%很高,就是前两天我们结果578的时候就超过了50%,所以这个的技术一直在提升,一直在推行。提升意味着什么?迈开了。这个体系各种波长从红橙黄绿青蓝紫都有可能做成,目前Micro蓝的、蓝光绿光都是用大画家走的,但是红光目前还不是,但是我们的结果表明用红光在Micro也是有前途的,也是有限的,那么红线是电流密度,20的时候能够蓝线是两年前的结果。

但是这个是诺贝尔奖获得者在我们的红光取得突破以后,他以及他们的团队还不太相信我们的结果,所以叫我们寄样品去。他们测试了以后,不但他们自己测试,还让美国的企业在实施以后承认了我们的结果,所以他在今年7月份一个会议上,大会小会先后6次评价我们的结果,他说南昌大学将销售方面的世界效率最高的黄色发光二极管,这是中国人发明的,这是世界领先,堪称中国首次发明的照明技术。另外他毫不吝啬,可以说的溢美之词都讲了,同时在10月份他推荐我参与全球半导体照明突出贡献奖,然后也顺利的获得了除了之外,而且探索红光就是我开头的,你是红光用银加碳做得这么好,应该做Micro红光,而且在推荐我获奖的推荐书上就说它的重要的贡献就是往Micro的宏观方面打下来好的基础,在他身上我看到了科学精神在闪光。

那么绿光最高值可以达到62.73%多流明/瓦电流密度20的时候40%多200多流明/瓦,这还是以前的一年前的结果,如果用新的技术最新有突破的话还会更高。那么也做了一些红光,这个红光是0,那么效率现在也已经最近有62%左右。那么好,整个可见光范围效率都比较高了,红橙黄绿青蓝紫都比较高了,所以没有荧光粉就可以照明了,这里面可以出台的4种光源,红的、黄的、绿的、蓝的,他们不同的配比可以做成不同的显色指数、色温以及功效,甚至可以达到90%多,而且射程1500到6000多可调,他效率从不同的电流密度下不一样,电流密度20的时候设分I90。先之90的时候可以大于126流明/瓦到150,如果是最高值有200~200万,那么就是蓝线极限值。蓝线是按美国能源部2050年的计划,都达到86%的时候,效率就非常高了,这也就是一个奋斗的目标。当然能不能达到也很难说,做战略的人,他只要从物理上没有瓶颈,他就敢去做这个战略,至于技术上能不能实现,要和大家一起努力来,所以做战略不一定完全是按照资格来,但总体上我看到他坐在这个战略还是相当科学的,只不过在黄红光这个方面,我们比他预期的要发展的要快一点。那么另外作为照明来说,因为蓝光加荧光粉和不用荧光粉,一个是蓝光,大家现在很多时候谈蓝色变,可以对人员有一定的损伤,但是蓝光少一点问题不大,在右边的就是没有蓝光的了。这种产品无论是路灯还是室内照明,现在都推了一些或不足地方显示指数稍微差一点七十几,非常温馨,对人也没有损伤。那么这里面是已经在全国十几个城市在推广了,没有荧光粉的LED路灯,就是我们的路灯,这里面也得了一个全球半导体照明示范工程奖。还有这种没有荧光粉的有个好处,就是纯粹芯片的光衰减非常小,优点还是很多的。这个是作为一个室内的那种氛围,台灯也推出了这方面的产品,同时对光生物做了一些试验,那么用我们把人眼视网膜活性细胞提取出来,用光去照射不同的光不一样。那么最左边的是没有光照,那么倒数第2个、左边第2个就是我们光跟没有光照射对视网膜的损伤是几乎一样的,其他的光源对视网膜都有一定的损伤,致证明这种金黄光他的光生物安全性相当好。那么我们是基于了前面那几大三大支配变成三大优点,再加上装备是自己做的,在红光取得突破之后,后来又做了4次,现在做了5次实验了,那么这方面就是Micro了,红光所取得的进展,那么现在515纳米的时候也达到了百分之十几14.7,对,这么低的电流密度下,这个效果已经不差了,已经不错了,对来自证明氮化镓体系还是非常有前景的一个新的材料体系。那么这个视图,就是三年前的结果,在年前光600纳米,它的峰值达到了35%,那只也是一个令人鼓舞的结果。那么作为一个发展趋势来说,只是一个半导体照明芯片,随着电流密度变化的一个趋势,往大电流密度下,交互效应严重,发光效率低,作为照明来说,就要往这方面大胆发展,提高效率。所以简单的谈话,可能不知道哪一个技术路线好,是LED,还是氮化镓体系,我想还要以市场为导向,所以开幕式工信部的处长,我认为讲得非常好,我们以需求为导向,这针对哪个具体的用哪个显示,然后用什么技术路线也好,讨论它的相应的方案。

总之不但是显示也好,照明也好,这方面的技术发展空间还是非常大的,这里面还存在着蓝海,有大量技术和战略产业需要发展。

我今天的报告就到这里,谢谢大家。


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