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LED技術路在何方?實用性人才培養是關鍵

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LED技術路在何方?實用性人才培養是關鍵

發布日期:2018-12-03 作者: 點擊:

LED自問世以來,以其能耗低、體積小、壽命長、無污染、響應快、驅動電壓低、抗震性強、色彩純度高等優點,迅速在照明市場得以推廣,被譽為新一代照明光源及綠色光源。而近年來通用照明市場漸趨飽和,在通用照明之外,LED還有哪些出路?


百花齊放的LED市場


LED剛問世的時候,由于功率不夠、顏色不足,只在告示牌、交通燈等場景有所應用。隨著技術進步,LED在背光顯示上的應用使得LED顯示的市場呈現爆發式增長,白光LED的出現也打開了通用照明市場。經過多年耕耘發展,這些領域趨向飽和,汽車照明、閃光燈、醫療等特殊照明也逐漸走進大眾視野,成為LED領域的新方向,LED照明市場呈現出百花齊放的局面。


除了照明以外,LED在許多非照明領域也大有可為。在11月13日舉辦的“OFweek(第十五屆)中國LED照明產業發展高峰論壇”上,香港科技大學深圳研究院李世瑋教授介紹了LED在非照明領域的技術趨勢。李世瑋教授認為,與人類視覺無關的應用領域都屬于非照明應用。包括植物照明、可見光通訊(VLC)及不可見波段的應用等。其中,植物照明除了農業和園藝應用外,還可擴展到畜牧業、水產業等。而VLC技術則憑借安全、經濟、保密等特性,可在一定程度上與WIFI形成互補,也可與照明應用相結合,拓展到其他應用場景,如環境監測等。


對非照明應用而言,不可見光的前景和應用范圍無疑更為廣闊。那么紅外LED、紫外LED又有哪些應用呢?


IR/UV LED的應用


據李世瑋教授介紹,IR/UV LED的應用早已存在,但其市場化仍處在初步探索階段,仍是一個藍海市場,距離大規模量產、距離行業爆發的拐點還早得很,在技術方面也有很大的提升空間。


他認為,目前的IR LED大部分用于軍隊及其他特殊領域,但未來將推廣到民間。而IR LED的未來將鎖定在便攜式產品上,可用于夜間視覺、瞳孔識別、心跳檢測、化妝美容及生物醫藥等方面。相比之下,UV LED則更多將用在工業領域,從市場規模而言將比IR LED大得多。


紫外光的波長范圍是200nm-400nm,而這些不同波長的紫外光應用場景也各不相同,因此又分為UVA(320nm-400nm)、UVB(280nm-320nm)和UVC(200nm-280nm)三類。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則主要應用在生物醫療方面,例如皮膚病治療等。而UVC則主要用于氣體、流體的消毒。


科研現狀及研發難點


在LED的科研方面,國內外高校、研究所側重點不同。國際的研究方向偏重于新材料,國內則更側重于LED封裝。對于國內LED的發展,李世瑋教授認為Z關鍵的是心態問題。從材料開發,到封裝結構,到制程優化,是一個漫長的研究、不斷投入的過程,并非朝夕可就。做研究必須先找準位置,沉下心來,慢慢前進。


LED從可見光波段向不可見波段發展,并不僅僅是換一個芯片的事情。以UV LED為例,與可見光LED相比,UV LED的研發有三大難題,分別是外延生長設備、芯片材料、LED封裝。UV LED對MOCVD的均勻性、溫度承受等有更高的要求,可見光LED的外延生長條件并不適用。以往的藍光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,需要重新進行研究。而封裝體系也與傳統的封裝大不相同,也需要重新研究開發。


目前,李世瑋教授的課題組已實現了UVA LED封裝材料與結構的開發。他介紹說,以往的觀念認為銀是Z好的反射層材料,但對紫外波段而言,鋁比銀的效果好得多。鋁對不同波長的反射率相對恒定,經過熱老化處理后依然穩定,而銀的反射率則會隨波長變化而變化,經熱老化處理后也無法保持穩定。為保證工業設計上的穩定,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,不僅價格較為昂貴,體積也較大。而如何用塑料封裝來取代傳統封裝,是一個值得研究的方向。


需要科學家,更需要工程師


目前我國的光電人才緊缺,市場需求旺盛,而各高校則承載著培養人才的重任。李世瑋教授認為,當前的光電行業大量缺乏技術類的人才,高校在培養人才方面應該注重讓學生“學以致用”?,F在不少學生學完就丟,考完就忘,這跟學校與產業的脫節不無關系。為此,李教授介紹了香港科技大學的理念。


港科大也非常重視與企業合作,產研結合。港科大提倡教授多參與產業項目,例如與華為、洲明科技、瑞豐光電等企業合作,一方面為企業提供支持,一方面也借助企業增進學生對產業的了解,讓學生在畢業之后能更快融入企業的梯隊里。在教授招聘方面,也更傾向于聘用有幾年行業經驗的教授,這樣的教授不論是平時教學,還是指導學生,都能傳遞一些產業內的相關知識,這對學生培養和產業發展都有好處。當然學校也有專門做高精尖的團隊,這些團隊的目標在科研,對工學院來說,則更注重學以致用。


此外,港科大的很多學科布局并不是朝著精深的方向,而是往廣博的方向布局。大量交叉學科的設立,除了教學生專業領域的知識外,還能拓展到周邊的相關領域。港科大的博士論文答辯里有一項評估指標,除了論文涉及的內容外,對同一個大的領域下涉及的其他相關領域是否足夠了解。

LED技術路在何方?實用性人才培養是關鍵

香港科技大學深圳研究院


李世瑋教授總結說:“在純科研領域需要非常專一、非常深厚的專業積累,這部分屬于創造知識的、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轉移和應用。對這部分人而言,掌握基礎專業知識之后,就應該往廣博、能解決問題的方向去發展?!?/span>


LED照明路在何方


在過去的十年中,LED的基本思路是置換,只是把傳統的光源置換成LED的光源,這使得LED的很多特性沒有體現出來。未來隨著建筑設計的升級,將會有越來越多的專門按照LED尺寸規格來設計的光源出現,隱藏式的,或平板燈式的,而不再是傳統燈座的設計。


LED有體積小、耗電小、反應靈敏的特點,這些特點還有著許多待開發的應用場景,這方面的市場空間非常寬廣。盡管目前置換市場還很大,但利潤空間已經很低,也很難提高產品的附加值。對LED行業的從業者而言,應該盡量發揮想象力,結合LED的特性去開發新的應用場景,去尋找能體現LED優點的刀口,打開LED的下一扇應用大門。


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