新材料推動LED照明技術革命

具備省電特性的LED成為越來越熱門的固態照明方案，研究人員表示，技術演進將使LED的應用更為廣泛。美國的研究人員表示，他們正在透過新材料的使用，著手進行一項「革命性的固態照明技術」研發。

美國壬色列理工學院(RPI)智能照明工程研究中心的研究項目領導人Fred Schubert表示：「近十年來的高輸出功率LED都是使用相同的材料，我們的新方案則是改變了現有LED活性區(active region)的關鍵元素；我們相信這種改變將改革全世界的固態照明技術。」他預期，新技術在目前規模達100億美元的全球LED市場上，適用75%的產品。

現在LED是采用氮化鎵銦做為活性區量子井(quantum wells)的材料，夾在較厚的氮化鎵阻障層(barrier layers)之間。在兩種材料之間相應的片段(relative fraction)能讓光的顏色分成紫色到琥珀色；兩種材料之間的偏振失配(polarization mismatch)則會導致電子泄漏，并在高輸出層級的應用上降低LED的效益。

「氮化鎵是一種比較單純的材料，不過卻不會與氮化鎵銦井形成偏振匹配。」Schuert表示：「該種失配是造成高輸出功率LED效率驟降(Efficiency droop)的物理原因。」高輸出功率LED的效率驟降現象，使這類產品輸出功率越高、每流明耗費的能源更多。Schuert指出，這是市面上固態照明技術的一個關鍵缺點。

成員包括來自三星電機(Samsung Electro-Mechanics)的工程師，Schuert的研究團隊聲稱，他們透過使用偏振匹配的氮化鎵銦層來取代氮化鎵，因此效率驟降的狀況能在高功率的情況下減輕到25%。Schuert表示，使用偏振匹配的材料帶來很大的改變，雖然目前還不夠完美，但他們相信對于在固態照明領域的高功率LED應用來說十分重要。

材料之間的大規模偏振失配，意味著電子一開始會跟著電流跑，然后在它們移動到能重組并發光的位置時，就會與電流相背。Schuert表示，透過使這些偏振場匹配，不只能提升LED的效率，也能降低前向電壓(forward voltage)。

理想中的LED效率應該在每瓦300流明左右，不過目前就算是效率最高的實驗原型，其效率也只達到每瓦170流明。在三星與RPI的通力合作下，Schubert有信心在數年內就可制造出每瓦200流明的LED產品。