1、中国产业科技创新委员会 LED 技术研究院一、研究院简介中国产业科技创新委员会 LED 技术研究院（简称全国 LED 技术研究院），正式成立于2010 年 12 月，隶属于中国产业科技创新委员会，是中国 LED 科技领域的专业研究机构。职能是作为政府和科技企业的联合运作平台，开展 LED 高新技术的研发和推广应用，承担国家有关重要科研课题，与国内外科研机构与公司合作，提高我国 LED 科技水平，掌握核心自主知识产权，显著扩大 LED 技术产业化的规模和社会、经济效益。全国 LED 技术研究院的科技人员在不同领域均长期致力于 LED 新技术的研发推广，并取得了多项科技成果。拥有从半导体材料到晶圆
2、设计、晶圆制造、外延制造、芯片封装、IC 设计、电源等全部环节具有世界领先水平的的自有知识产权的核心技术。从材料、结构等多方面实现了 LED 技术的新突破，解决了现有 LED 光源存在的光衰、散热、电源、结构复杂、核心材料和技术受制于国外等问题，产品具有使用寿命长、无光衰、结构简单、造价低、节能环保等显著优点，对于 LED 在未来普通民用照明、航空航天、军事、农业等方面的普及应用，具有革命性的创新意义。目前，该技术已经完成了中试阶段，具备了批量生产条件。可以完全实现在现有 LED和照明灯具生产在线进行 LED 及照明产品的升级换代，能够迅速推动行业的技术革新和进步。全国 LED 技术研究院的成
3、立，为我国在这一领域建立了科研、开发的全国性的权威专业机构和引导组织，将有力地推动相关科研、产业发展和国内外交流活动，对我国 LED 技术领域研究水平的提高和 LED 产业的发展具有极为重要的现实意义。常务副院长：周义才二、核心技术优势(1) 碳化硅外延衬底本研究院技术团队历经多年的研发，自材料工程领域独创出完全自主知识产权的碳化硅(SiC)衬底技术，并掌握了碳化硅外延生长制程技术，成功的突破了国外专利技术以及设备上的垄断局面。近年，更通过了实务上的应用与可靠性测试，技术层次已臻成熟。蓝宝石衬底基材价格便宜，但是低导热与不导电特性使 LED 效能不佳，不利于照明光源的技术向前推进，在低功率市场
4、较具有优势。在外延生长方面，衬底的晶格系数与外延材料匹配度越高，外延生长时产生的缺陷则越少。也因此，晶格匹配度相近的碳化硅衬底更适合外延片的生长制作，热导性佳，发光稳定，封装也容易，更适合高功率的照明市场应用。(2) 钻石镀膜技术 (DLC 制程技术 )在技术研发上面，如何在既有制程上更进一步提升 LED 的发光效率，也是我们致力努力创新的课题之一。在此，我们成功的研发出可液相沉积生长于 LED 磊晶制程上之最极致技术-钻石镀膜技术。钻石是一种具有高度独特优越性的材料，薄膜非常致密，拥有最高硬度，良好化学惰性及绝缘性，高电子能隙、极大的光折射系数等性质。我们的 DLC 制程，不但能简化既有磊晶
5、长晶制程，更能简化结构层的设计；由于钻石导热系数为自然界中材料最高者，能提高传导效果，降低 LED 操作温度，大幅提升 LED 内部发光效率，可以更快的解决问题提升产业核心技术。初步研发成果，已具备贴片式 LED 器件的批量生产条件。(3) 革新的白光发光技术 在业界习知的技术领域上，白光 LED 发光方法有三种：(图一)一. 蓝光 LED 配合黄色系列之荧光粉 (图一)此发光模式为目前市场上白光 LED 的主流。虽然造价便宜，但是以荧光粉为主的白光LED，荧光粉容易受温度影响，混成之白光光色会随着时间变化。不只是有光衰减的问题，由于是利用人类视觉的错觉所产生的白光，在清晰度与色纯度都有所失真
6、。(图二)二. 紫外光 LED 配合红绿蓝三色荧光粉 (图二)有鉴于白光 LED 的专利限制，各国技术都积极欲往紫外光 LED 发展。紫外光加 RGB三波荧光粉方式所调配出的白光则较为接近自然光，能够弥补红色表现力的不足，且荧光材质容易取得没有专利问题。目前紫外 LED 发光效率偏低仅有蓝光 LED 的一半还不够理想，因此如何提高紫外 LED 的亮度仍有待进一步的解决。由于紫外光的能量强，极易损坏封装材料，因而开发出抗紫外的封装材料也显得异常重要。目前紫外光 LED 技术在日本与美国的国家型计划中备受重视。(图三)三. 多芯片型混光发白光 (图三 )RGB 在重迭比例恰当的状态下，整体呈现的亮
7、度与清晰度是荧光粉白光 LED 的五倍，但是除了制作成本昂贵外，需要三套电路设计分别控制驱动电流，三种 LED 芯片之衰减速率、温度特性及寿命不同，因此在混色与控制技术上是很困难的地方。 目前市面主流是以蓝光配以黄色荧光粉方式，也是最成熟的白光 LED 产品。然而在进入高功率照明领域时将面临一大挑战，尤其是室内照明 LED 对人眼的光色舒适度、颜色均匀性及色度漂移会是比较明显的一个问题。蓝光加荧光粉的 LED，容易因芯片上的荧光粉层不均匀、温度等引起波长偏移及光衰，终端照明产品的应用时，数颗光源就可能存在较明显的光差与色差，长期使用将导致人眼对光源的不舒服感。有鉴于此，我们自材料工程领域研发出
8、不使用专利型荧光粉，全球唯一且全完自主知识产权的金属结晶配光材，完全取代既有荧光粉的白光 LED 技术。 革新的白光 LED 技术，没有专利侵权的问题。 不受荧光粉老化问题而产生波长偏移或光衰现象。 光源柔和显示清晰，被照物体颜色不失真。 不需要复杂的荧光粉比例换算和含有量管理。(4) 崭新封装结构融合了光、电、热设计考虑之特殊封装结构。业界首见拥有 160发光角度，器件整体均采用金属之特殊结构设计，长期使用也不会产生劣化(耐酸化耐腐蚀) ，器件底部接合面积大导热速度快，可提高出光效率；并内建有过电压过电流保护电路设计，能防止晶粒的毁损问题，安全系数较一般 LED 更高。三、产品展示（部分）四
9、、室内照明的应用方案（部分）五、领先业界最新绿能光照(1) 全频谱 LED如要谈及真正的色彩饱和度，则是以太阳光下所呈现的色彩为基准。当今常见的照明光源包括白炽灯泡、日光灯管、LED 等人造照明光谱狭窄，无法发出近似太阳光的光谱曲线，并且在演色性方面，略显不足；本研究院所开发的全频谱 LED 为业界首创，能以单一颗器件(发光体) 提供和太阳光一般的连续光谱以及多层光辐射功率。器件内所封装的每颗高功率 LED 芯片能发出不同的光强度和特定波长，涵盖了植物行光合作用所需红外光带、紫外光带、蓝光带以及绿光带等能量光源。本器件以定电流串连方式驱动，能解决不同电压芯片的电源控制问题，体积小易于灯具组装使
10、用，并拥有省电和长寿命等革新之技术性。(2) 产品特色光线均匀优美不刺眼，且具有低温、低有害辐射之特点，适用于不耐高温照射之艺术品、珠宝、生鲜食品等特殊照明，其寿命不受点灭次数影响，且无电磁波干扰之特性。另外，也适用于光照不足之室内盆栽植物、或是反季节性蔬果栽种成长所必须的辅助光合成植照波长。(3) 光谱图的比较(4) 光照效果比较注：5500K=日光正色；3400K= 近黄昏光色(5) 农作市场的应用方案在设施种植的条件下，光照不足是限制植株生长的最大因素，尤其是在冬季或是连续阴雨天的早春时期，为了加速蔬果的快速生长，氮肥是目前农民使用最普遍的肥料之一。但如果化肥施用过量又日照不足，蔬菜所吸
11、收氮肥的成分，将形成硝酸盐，若长期食用恐有危害健康之虞(医界证实为致癌物 )。而过多的化肥施入土壤，随水向下淋溶，也会提高地下水硝酸盐含量，造成生态环境的恶化。全频谱 LED 的多波长封装设计不只能补充光照不足问题，并能改善过度的化肥施作，减少人体的健康危害以及生态环境的改善。另有一般 LED 植物灯所欠缺的紫外波长设计。能够提供自然状态下的授粉作用，更能适当的避免病虫害发生，从而达到增产增效的效果。(6) 照明灯具的应用方案能够提供植种植物的光照补充以外，更能提供太阳光照下的色彩逼真度，颜色鲜艳、优美，所以也适用于产品的展示以及效果演出，或是食品的色泽提升增加食材鲜度感等；组件组装简单，客户可依需求自行设计灯具使用。
