通用照明之外LED還有哪些出路

LED自問(wèn)世以來(lái)，以其能耗低、體積小、壽命長(zhǎng)、無(wú)污染、響應(yīng)快、驅(qū)動(dòng)電壓低、抗震性強(qiáng)、色彩純度高等優(yōu)點(diǎn)，迅速在照明市場(chǎng)得以推廣，被譽(yù)為新一代照明光源及綠色光源。而近年來(lái)通用照明市場(chǎng)漸趨飽和，在通用照明之外，LED還有哪些出路？

百花齊放的LED市場(chǎng)

LED剛問(wèn)世的時(shí)候，由于功率不夠、顏色不足，只在告示牌、交通燈等場(chǎng)景有所應(yīng)用。隨著技術(shù)進(jìn)步，LED在背光顯示上的應(yīng)用使得LED顯示的市場(chǎng)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，白光LED的出現(xiàn)也打開(kāi)了通用照明市場(chǎng)。經(jīng)過(guò)多年耕耘發(fā)展，這些領(lǐng)域趨向飽和，汽車(chē)照明、閃光燈、醫(yī)療等特殊照明也逐漸走進(jìn)大眾視野，成為L(zhǎng)ED領(lǐng)域的新方向，LED照明市場(chǎng)呈現(xiàn)出百花齊放的局面。

香港科技大學(xué)深圳研究院教授 李世瑋

除了照明以外，LED在許多非照明領(lǐng)域也大有可為。在11月13日舉辦的“OFweek（第十五屆）中國(guó)LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇”上，香港科技大學(xué)深圳研究院李世瑋教授介紹了LED在非照明領(lǐng)域的技術(shù)趨勢(shì)。李世瑋教授認(rèn)為，與人類(lèi)視覺(jué)無(wú)關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域都屬于非照明應(yīng)用。包括植物照明、可見(jiàn)光通訊（VLC）及不可見(jiàn)波段的應(yīng)用等。其中，植物照明除了農(nóng)業(yè)和園藝應(yīng)用外，還可擴(kuò)展到畜牧業(yè)、水產(chǎn)業(yè)等。而VLC技術(shù)則憑借安全、經(jīng)濟(jì)、保密等特性，可在一定程度上與WIFI形成互補(bǔ)，也可與照明應(yīng)用相結(jié)合，拓展到其他應(yīng)用場(chǎng)景，如環(huán)境監(jiān)測(cè)等。

對(duì)非照明應(yīng)用而言，不可見(jiàn)光的前景和應(yīng)用范圍無(wú)疑更為廣闊。那么紅外LED、紫外LED又有哪些應(yīng)用呢？

IR／UV LED的應(yīng)用

據(jù)李世瑋教授介紹，IR／UV LED的應(yīng)用早已存在，但其市場(chǎng)化仍處在初步探索階段，仍是一個(gè)藍(lán)海市場(chǎng)，距離大規(guī)模量產(chǎn)、距離行業(yè)爆發(fā)的拐點(diǎn)還早得很，在技術(shù)方面也有很大的提升空間。

他認(rèn)為，目前的IR LED大部分用于軍隊(duì)及其他特殊領(lǐng)域，但未來(lái)將推廣到民間。而IR LED的未來(lái)將鎖定在便攜式產(chǎn)品上，可用于夜間視覺(jué)、瞳孔識(shí)別、心跳檢測(cè)、化妝美容及生物醫(yī)藥等方面。相比之下，UV LED則更多將用在工業(yè)領(lǐng)域，從市場(chǎng)規(guī)模而言將比IR LED大得多。

紫外光的波長(zhǎng)范圍是200nm－400nm，而這些不同波長(zhǎng)的紫外光應(yīng)用場(chǎng)景也各不相同，因此又分為UVA（320nm－400nm）、UVB（280nm－320nm）和UVC（200nm－280nm）三類(lèi)。UVA主要用于高分子固化，例如印刷的墨水速干、指甲油秒干、3D打印的快速固化等。UVB則主要應(yīng)用在生物醫(yī)療方面，例如皮膚病治療等。而UVC則主要用于氣體、流體的消毒。

科研現(xiàn)狀及研發(fā)難點(diǎn)

在LED的科研方面，國(guó)內(nèi)外高校、研究所側(cè)重點(diǎn)不同。國(guó)際的研究方向偏重于新材料，國(guó)內(nèi)則更側(cè)重于LED封裝。對(duì)于國(guó)內(nèi)LED的發(fā)展，李世瑋教授認(rèn)為最關(guān)鍵的是心態(tài)問(wèn)題。從材料開(kāi)發(fā)，到封裝結(jié)構(gòu)，到制程優(yōu)化，是一個(gè)漫長(zhǎng)的研究、不斷投入的過(guò)程，并非朝夕可就。做研究必須先找準(zhǔn)位置，沉下心來(lái)，慢慢前進(jìn)。

LED從可見(jiàn)光波段向不可見(jiàn)波段發(fā)展，并不僅僅是換一個(gè)芯片的事情。以UV LED為例，與可見(jiàn)光LED相比，UV LED的研發(fā)有三大難題，分別是外延生長(zhǎng)設(shè)備、芯片材料、LED封裝。UV LED對(duì)MOCVD的均勻性、溫度承受等有更高的要求，可見(jiàn)光LED的外延生長(zhǎng)條件并不適用。以往的藍(lán)光LED采用氮化鎵或銦鎵氮做基底，而UV LED則需要采用鋁鎵氮做基底，二者的晶格缺陷、適配情況均不相同，需要重新進(jìn)行研究。而封裝體系也與傳統(tǒng)的封裝大不相同，也需要重新研究開(kāi)發(fā)。

目前，李世瑋教授的課題組已實(shí)現(xiàn)了UVA LED封裝材料與結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)。他介紹說(shuō)，以往的觀念認(rèn)為銀是最好的反射層材料，但對(duì)紫外波段而言，鋁比銀的效果好得多。鋁對(duì)不同波長(zhǎng)的反射率相對(duì)恒定，經(jīng)過(guò)熱老化處理后依然穩(wěn)定，而銀的反射率則會(huì)隨波長(zhǎng)變化而變化，經(jīng)熱老化處理后也無(wú)法保持穩(wěn)定。為保證工業(yè)設(shè)計(jì)上的穩(wěn)定，他的課題組選擇銀做反射層，取得良好的效果。此外，280nm以下的UVC，其封裝形式基本上都是金屬或者陶瓷，不僅價(jià)格較為昂貴，體積也較大。而如何用塑料封裝來(lái)取代傳統(tǒng)封裝，是一個(gè)值得研究的方向。

需要科學(xué)家，更需要工程師

目前我國(guó)的光電人才緊缺，市場(chǎng)需求旺盛，而各高校則承載著培養(yǎng)人才的重任。李世瑋教授認(rèn)為，當(dāng)前的光電行業(yè)大量缺乏技術(shù)類(lèi)的人才，高校在培養(yǎng)人才方面應(yīng)該注重讓學(xué)生“學(xué)以致用”。現(xiàn)在不少學(xué)生學(xué)完就丟，考完就忘，這跟學(xué)校與產(chǎn)業(yè)的脫節(jié)不無(wú)關(guān)系。為此，李教授介紹了香港科技大學(xué)的理念。

港科大也非常重視與企業(yè)合作，產(chǎn)研結(jié)合。港科大提倡教授多參與產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，例如與華為、洲明科技、瑞豐光電等企業(yè)合作，一方面為企業(yè)提供支持，一方面也借助企業(yè)增進(jìn)學(xué)生對(duì)產(chǎn)業(yè)的了解，讓學(xué)生在畢業(yè)之后能更快融入企業(yè)的梯隊(duì)里。在教授招聘方面，也更傾向于聘用有幾年行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的教授，這樣的教授不論是平時(shí)教學(xué)，還是指導(dǎo)學(xué)生，都能傳遞一些產(chǎn)業(yè)內(nèi)的相關(guān)知識(shí)，這對(duì)學(xué)生培養(yǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展都有好處。當(dāng)然學(xué)校也有專(zhuān)門(mén)做高精尖的團(tuán)隊(duì)，這些團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)在科研，對(duì)工學(xué)院來(lái)說(shuō)，則更注重學(xué)以致用。

此外，港科大的很多學(xué)科布局并不是朝著精深的方向，而是往廣博的方向布局。大量交叉學(xué)科的設(shè)立，除了教學(xué)生專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)外，還能拓展到周邊的相關(guān)領(lǐng)域。港科大的博士論文答辯里有一項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)，除了論文涉及的內(nèi)容外，對(duì)同一個(gè)大的領(lǐng)域下涉及的其他相關(guān)領(lǐng)域是否足夠了解。

香港科技大學(xué)深圳研究院

李世瑋教授總結(jié)說(shuō)：“在純科研領(lǐng)域需要非常專(zhuān)一、非常深厚的專(zhuān)業(yè)積累，這部分屬于創(chuàng)造知識(shí)的、在金字塔頂層的人。但這只能是一小部分人，一小部分極度聰明、天賦極高的人。而金字塔中下層的人比例比塔尖高得多，他們要做的是把知識(shí)轉(zhuǎn)移和應(yīng)用。對(duì)這部分人而言，掌握基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)知識(shí)之后，就應(yīng)該往廣博、能解決問(wèn)題的方向去發(fā)展?！?/p>

LED照明路在何方

在過(guò)去的十年中，LED的基本思路是置換，只是把傳統(tǒng)的光源置換成LED的光源，這使得LED的很多特性沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)。未來(lái)隨著建筑設(shè)計(jì)的升級(jí)，將會(huì)有越來(lái)越多的專(zhuān)門(mén)按照LED尺寸規(guī)格來(lái)設(shè)計(jì)的光源出現(xiàn)，隱藏式的，或平板燈式的，而不再是傳統(tǒng)燈座的設(shè)計(jì)。

LED有體積小、耗電小、反應(yīng)靈敏的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)還有著許多待開(kāi)發(fā)的應(yīng)用場(chǎng)景，這方面的市場(chǎng)空間非常寬廣。盡管目前置換市場(chǎng)還很大，但利潤(rùn)空間已經(jīng)很低，也很難提高產(chǎn)品的附加值。對(duì)LED行業(yè)的從業(yè)者而言，應(yīng)該盡量發(fā)揮想象力，結(jié)合LED的特性去開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用場(chǎng)景，去尋找能體現(xiàn)LED優(yōu)點(diǎn)的刀口，打開(kāi)LED的下一扇應(yīng)用大門(mén)。