半導(dǎo)體照明光源（這里主要指的是LED光源）現(xiàn)已經(jīng)批量進(jìn)入照明領(lǐng)域，但還是出現(xiàn)了不少問題，主要是能效、可靠性、光色質(zhì)量以及成本等問題。有關(guān)能效和光色質(zhì)量所涉及的內(nèi)容很豐富，比如視覺舒適度、智能化調(diào)光控制等，在此我們暫不描述。本文將討論急需解決的主要技術(shù)問題，歸結(jié)為“三高一低”，即高光效、高顯色性、高可靠和低成本的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)低成本其實(shí)質(zhì)上也是技術(shù)問題。解決這四大技術(shù)問題，需要在半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)上采取一系列措施，比如采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料等，這里只提及應(yīng)該采取的技術(shù)路線和方向，希望對LED企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新有所幫助。

　　一、如何實(shí)現(xiàn)高光效

　　半導(dǎo)體照明的光效，或者說能效，是節(jié)能效果的重要指標(biāo)。目前LED器件光效產(chǎn)業(yè)化水平可達(dá)120～140lm/W，作成照明燈具總的能效可大于100lm/W。這還是不高，節(jié)能效果不明顯，離半導(dǎo)體器件光效理論值250lm/W還有很大距離。真正要做到高光效，要從產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)上解決相關(guān)的技術(shù)問題，主要是提高內(nèi)量子效率、外量子效率、封裝出光效率和燈具效率，本文將針對外延、芯片，封裝，燈具等幾個環(huán)節(jié)要解決的技術(shù)問題探討。

　　1. 提高內(nèi)量子效率和外量子效率

　　主要采取以下幾點(diǎn)措施來提高內(nèi)量子效率和外量子效率。

　?。?）襯底表面粗化及非極性襯底

　　采用納米級圖型襯底、“取向型”圖型襯底或非極性、半極性襯底生長GaN，減少位錯和缺陷密度及極性場影響，提高內(nèi)量子效率［1］。

　?。?）廣義同質(zhì)襯底

　　采用HVPE（氫化物液相外延）在Al2O3藍(lán)寶石襯底上生長GaN，作為混合同質(zhì)襯底GaN/Al2O3，在此基礎(chǔ)上外延生長GaN，可極大地降低位錯密度達(dá)106～107cm-2，并較大地提高內(nèi)量子效率。日亞、Cree及我國北大均在研發(fā)之中［2］。

　?。?）改進(jìn)量子阱結(jié)構(gòu)

　　控制In組分的變化方式和變化量、優(yōu)化量子阱結(jié)構(gòu)提高電子和空穴交疊幾率，增加幅射復(fù)合幾率以及調(diào)節(jié)非平衡載流子的輸運(yùn)等，提高內(nèi)量子效率。

　?。?）采用新結(jié)構(gòu)的芯片

　　采用新結(jié)構(gòu)要求芯片六面出光，在芯片界面上采用新技術(shù)進(jìn)行多種表面粗化方式，減少光子在芯片界面上反射幾率，并增加表面透光率，以提高芯片的外量子效率。

　　2. 提高封裝出光效率及降低結(jié)溫

　?。?）熒光粉效率及涂覆工藝

　　熒光粉的光激發(fā)效率目前還不高，黃粉可達(dá)70%左右，紅粉和綠粉的效率較低，有待進(jìn)一步提高。另外，熒光粉的涂覆工藝非常重要，有報(bào)道稱在芯片表面均勻涂復(fù)60微米厚度的熒光粉，激發(fā)效率較高。

　?。?）COB封裝

　　當(dāng)前半導(dǎo)體照明的光源采用各種形式COB封裝，提高COB封裝的出光效率是當(dāng)務(wù)之急，有報(bào)道稱，采用第二代（有的稱第三代）COB矩陣式結(jié)構(gòu)封裝，其光效可達(dá)120lm/W以上。如果采用倒裝芯片和六面發(fā)光體進(jìn)行全反射的結(jié)構(gòu)，光效可達(dá)160lm/W以上。

　?。?）降低結(jié)溫

　　結(jié)溫為25℃時的發(fā)光量設(shè)為100%，當(dāng)結(jié)溫上升至60℃時其發(fā)光量只有90%，當(dāng)上升至140℃時只有70%，所以在封裝時要加大散熱措施，保持較低結(jié)溫，維持較高的發(fā)光效率。

　　3. 提高燈具的取光效率

　　不同LED燈具的效率相差很大，一般LED燈具效率大于80%，有一部分可大于90%。要根據(jù)LED光源的特點(diǎn)以及不同的應(yīng)用場合，對燈具進(jìn)行精細(xì)的二次光學(xué)設(shè)計(jì)，也要考慮燈具散熱和眩光問題，提高LED燈具的取光效率。