“使用藍色LED的白色LED早晚會(huì )消失。”中村修二在7月24日舉行的“GaN掀起能源革命”研討會(huì )上發(fā)表演講時(shí)說(shuō)出的這番言論，震驚業(yè)內外。中村修二當初因開(kāi)發(fā)出高效藍色LED而獲得2014年諾貝爾物理學(xué)獎，如今竟一舉“推翻”這一成果，是藍色LED本身缺陷明顯，還是其出于對新公司 Soraa主推紫色LED的宣傳？未來(lái)藍色LED是否會(huì )退出歷史舞臺？帶著(zhù)這些疑問(wèn)，采訪(fǎng)了業(yè)內一些專(zhuān)家，對此進(jìn)行一一分析。

 

LEDs是基于半導體元件的窄帶光源，發(fā)光波長(cháng)范圍從紅外到紫外。第一個(gè)LEDs的發(fā)光波長(cháng)為紅外到綠光不等。藍光LEDs則需要研究高質(zhì)量晶體的生長(cháng)技術(shù)、寬帶隙半導體的p型摻雜控制技術(shù)，而這些技術(shù)只有在1980s末期在GaN體系上得以實(shí)現。另外，高效藍光LED的研發(fā)也需要制備出具有不同組成的 GaN基合金，并需要將之集成為異質(zhì)結和量子阱類(lèi)的多層結構。

 

熒光材料受藍光LED照射激發(fā)，會(huì )發(fā)出綠、紅譜段的光，它們與藍光合并后看起來(lái)就是白光。另外，具有不同互補色（紅/綠/藍）的幾個(gè)LEDs一起用也可以形成白光。以上兩種技術(shù)被用在當今的高效電致發(fā)光白光光源中，實(shí)現了顯著(zhù)的節能效果。

 

但中村修二如今指出，一方面，由藍色LED芯片和黃色熒光體組合而成白色LED，發(fā)光的波長(cháng)不均衡，并且存在藍色光的峰值強度較高、容易引起睡眠障礙的問(wèn)題，即“藍光問(wèn)題”。

 

另一方面，普通的由藍色LED和熒光材料組成的白色LED不含紫外線(xiàn)。因此，與含有陽(yáng)光和紫外線(xiàn)的其他光源相比，呈現出的色彩有時(shí)會(huì )存在差別。

 

由此，中村修二宣判“使用藍色LED的白色LED早晚會(huì )消失”，并指出“美國Soraa公司銷(xiāo)售的白色LED是解決對策。”

 

而據了解，Soraa是中村作為共同創(chuàng )始人（co-founder）設立的LED風(fēng)險企業(yè)，主要銷(xiāo)售在紫色LED芯片上組合使用紅色（R）、綠色（G）、藍色（B）熒光體的白色LED。這不禁令人聯(lián)想到，他的這番言論會(huì )是出于其參股公司自身利益？

 

對此，大部分LED行業(yè)專(zhuān)家表示可能性較高。

 

WhichLEDs從在商言商的角度上看，認為中村是有為其參股公司做宣傳的可能。“自己發(fā)明出來(lái)的東西被自己看衰，其實(shí)也是挺有趣的。從二戰中傷亡人數來(lái)看，如諾貝爾先生健在，也應該非常恨自己發(fā)明了TNT炸藥吧。”

 

中國照明電器協(xié)會(huì )副理事長(cháng)、南京工業(yè)大學(xué)電光源材料研究所所長(cháng)王海波同樣表示此并不奇怪，“中村說(shuō)這段話(huà)的背景情況，很自然讓人想到是為了商業(yè)目的。”

 

“應該反過(guò)來(lái)看，因為他看到紫色LED的前景，才會(huì )投入這樣一家以紫色LED研發(fā)為主的公司。對于這番言論是否出于公司利益就不得而知了。”中國稀土學(xué)會(huì )專(zhuān)家組專(zhuān)家、中國稀土協(xié)會(huì )光功能材料分會(huì )秘書(shū)長(cháng)、上海市照明學(xué)會(huì )理事吳虹建議用逆反思維看待此事。

 

而江蘇博睿光電有限公司副總經(jīng)理梁超則認為中村修二并不是出于公司利益，“作為一名獲得諾貝爾獎的科學(xué)家，應該是具有很高的道德水準和職業(yè)操守，對于其看衰藍光LED的觀(guān)點(diǎn)，是有理論支撐的，當然也具有合理性。”

 

晶能光電副總裁陳振亦認同此觀(guān)點(diǎn)，“我相信他做出的判斷應該是基于他的理解和出發(fā)點(diǎn)。”

 

 

中村修二的言論是否真的出于公司利益，我們無(wú)法做出定論，但其現今所推崇的紫色LED是否真的會(huì )將藍色LED取而代之，可客觀(guān)分析看看。

 

吳虹對于紫色LED的發(fā)展前景持以肯定態(tài)度，“紫色光轉換白光效率更高，光譜分布均衡，顯色指數相對較好，對于節能減排、提高光品質(zhì)有重要的意義。雖然目前受價(jià)格高企影響，還未能普及，但優(yōu)勢明顯。”

 

 

1、顯色指數高。

 

這種白色LED是通過(guò)紫色LED激發(fā)熒光體來(lái)獲得藍色光，藍色光的峰值強度不太高。而且，還能輸出可見(jiàn)光波長(cháng)范圍內所有的光，因此顯色指數比較高，可實(shí)現像太陽(yáng)光一樣的理想白色。而且它的紅色顯色指數“R9”尤其高，平均顯色指數“Ra”也高達95。

 

2、發(fā)光效率高。

 

（1）因為紫色LED采用GaN基板制造，是在GaN基板上層疊GaN類(lèi)半導體制作了紫色LED芯片，屬于“GaN on GaN”型LED，GaN類(lèi)半導體層的結晶品質(zhì)比較高，所以紫色LED發(fā)光效率高，而且效率的提高速度快。

 

（2）紫色LED芯片為三角形，普通LED芯片的形狀為四角形，與之相比，三角形LED芯片的發(fā)光層發(fā)出的光線(xiàn)射到芯片外的效率（光提取效率）更高。由于紫色LED的晶體品質(zhì)及光提取效率都很高，因此光輸出除以投入電力所得到的“WPE（wall-plug efficiency，電光轉換效率）”可達到84%。而普通藍色LED的WPE僅為50～60%。

 

（3）普通的藍色LED芯片是在藍寶石基板上制作的。由于GaN類(lèi)半導體與藍寶石的晶格常數等不同，因此容易出現稱(chēng)為“位錯”的結晶缺陷。而采用GaN基板幾乎不存在晶格常數的差異，因此很難出現結晶缺陷。與采用藍寶石基板的產(chǎn)品相比，位錯密度可降至約1/1000。

 

（4）紫色LED芯片的另一特點(diǎn)是不易出現“光效下降（droop）”問(wèn)題。光效下降是為了提高發(fā)光強度而增加驅動(dòng)電流密度時(shí)，引起的發(fā)光效率下降的現象，也是提高亮度時(shí)存在的一大課題。而GaN on GaN型產(chǎn)品的晶體品質(zhì)較高，與藍寶石基板型產(chǎn)品相比，不易發(fā)生光效下降問(wèn)題。因此，與藍寶石基板型產(chǎn)品相比，GaN基板型產(chǎn)品可使電流密度提高至 5～10倍。

 

利用紫光或紫外LED激發(fā)RGB三色熒光粉，獲得高顯色白光LED技術(shù)，在當前芯片效率已經(jīng)提高到一個(gè)新的量級情況下，獲得業(yè)內越來(lái)越多的青睞。那么，藍色LED會(huì )否最終退出歷史舞臺？

 

WhichLEDs表示，紫色加紅綠藍三基色熒光粉，在傳統熒光燈上已實(shí)現了規模量產(chǎn)。只是開(kāi)發(fā)出紫色LED來(lái)代替傳統熒光燈里采用高壓電弧擊穿汞蒸氣形成紫外線(xiàn)的過(guò)程，可是紫外LED形成的白光并不具備壓倒性?xún)?yōu)勢。藍光作為三基色的一種，是形成白光的必要條件，不會(huì )退出歷史舞臺。

 

“藍光LED產(chǎn)生的白光光源有其弊端也有其優(yōu)點(diǎn)，其中藍光尖峰和點(diǎn)光源為最突出問(wèn)題。而目前通過(guò)熒光粉技術(shù)可以減少藍光的強度，提高光源的顯色性，通過(guò)配光技術(shù)則可以改善眩光影響”，王海波認同紫光的巨大應用前景，但亦表示藍光品質(zhì)還可以被不斷優(yōu)化，“藍光LED的研究者們，還在不斷的提高光源質(zhì)量，相信藍光會(huì )做得更有市場(chǎng)競爭力”。

 

分別依仗成本優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢，藍光LED和紫光LED的較量還不算明朗，王海波把兩者關(guān)系比作“液晶電視和等離子電視”，即出于同一目的，采取的不同技術(shù)路徑，真正的競爭結果目前還不能“妄下結論”，他表示，“誰(shuí)能在市場(chǎng)上勝出，就如同高考一樣，取決于自身考試成績(jì)，也取決于別人考的好壞，最終還是看兩者比較優(yōu)勢”。

 

陳振認為基于藍色LED的白光LED仍然是照明的主流，而基于紫色LED的白色LED可以用于高端照明，“一個(gè)產(chǎn)品是否會(huì )被代替，技術(shù)原因只是占到很小一部分。產(chǎn)品成本、使用習慣、主流廠(chǎng)商的選擇都是影響一個(gè)產(chǎn)品市場(chǎng)占有率的重要原因。”

 

梁超則從全局角度來(lái)看，“紫光LED是否真正能夠引領(lǐng)未來(lái)市場(chǎng)主流，進(jìn)而逼迫藍光LED退出市場(chǎng)，至少目前還難以做出清晰的判斷。相關(guān)配套的材料、裝備、產(chǎn)業(yè)鏈的配套水平等等，都影響著(zhù)行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。”

 

 

有網(wǎng)友認為，無(wú)論是藍色LED或是紫色LED產(chǎn)生的白色光源即使非常接近自然光，但是它的眩光和藍光輻射依舊存在，對人眼并不健康。并且，從色彩還原度和發(fā)光柔和度來(lái)看，可能有比LED更為出色的替代光源。那么這種更接近自然光的白色LED技術(shù)是曇花一現還是集大成的發(fā)展趨勢？

 

WhichLEDs分析道，眩光的產(chǎn)生不是LED特有的，所有具有高亮度的光源都有可能產(chǎn)生眩光，越是高能量的光線(xiàn)對人體的皮膚和眼細胞破壞越大，所以它不會(huì )是LED的一個(gè)弊端，通過(guò)合理的燈具設計和控制眩光。在未來(lái)的白光中控制光譜成分中藍光的強度可合理控制藍光輻射問(wèn)題。

 

同樣，追溯到紫外LED，可能輻射度更強，這也將是紫外LED推廣的一大難點(diǎn)。目前PHILIPS 推廣的Cirsp White 的COB產(chǎn)品中添加了410nm波長(cháng)的紫色LED，能激發(fā)出纖維中的熒光劑成分，形成炫白?？墒沁@樣的燈具并不能作為主照明使用，只能作為服裝店或局部攝影棚使用，長(cháng)期處于那樣的環(huán)境中，會(huì )對皮膚產(chǎn)生更大的破壞。

 

“而在色彩還原性方面，不是LED的強項，不能排斥其他技術(shù)的產(chǎn)生能達到非常高的色彩還原度和更加柔和的發(fā)光效果。照明的替代具有不同場(chǎng)合，雖然LED不是所有場(chǎng)合的最佳替代，但可能是局部場(chǎng)合的最佳替代，只要做好這部分替代市場(chǎng)即可，畢竟一項技術(shù)不可能滿(mǎn)足所有的需求。”WhichLEDs進(jìn)而分析道。

 

“就現有的技術(shù)和產(chǎn)品而言，真正能夠實(shí)現最佳替代的光源一定是LED。”陳振認為L(cháng)ED自身優(yōu)勢無(wú)可比擬。“色彩還原度和發(fā)光柔和度都是可以調整的參數，只要犧牲亮度和成本在這方面都可以做得很好。目前有兩個(gè)技術(shù)對LED的全光源地位有影響，這兩種技術(shù)是OLED和LEP。但是這兩種技術(shù)遠遠達不到取代 LED的地位。只能說(shuō)這兩種技術(shù)在某些細分領(lǐng)域有優(yōu)勢，可能是LED光源的一個(gè)補充。”

 

從白熾燈到LED燈，照明的發(fā)展經(jīng)歷了熱輻射光源、氣體放電光源到固態(tài)光源的發(fā)展歷程，每次變革即是人工照明領(lǐng)域的一次革命。王海波表示，“固態(tài)照明領(lǐng)域還將不斷產(chǎn)生新的光源，包括紫外LED、OLED、量子點(diǎn)技術(shù)、激光照明等等，但任何一種光源都是照明技術(shù)發(fā)展的一站，都不會(huì )是這種發(fā)展的終結”。

 

吳虹亦認為，LED在目前來(lái)看也確實(shí)不能算作最優(yōu)秀的光源，但LED依舊還有很多潛力優(yōu)勢沒(méi)有完全挖掘發(fā)揮出來(lái)，至于熱炒的QLED、OLED等光源技術(shù)雖在發(fā)展，但概念炒作明顯，從業(yè)者還是要腳踏實(shí)地，勿瞻前顧后。

 

“其實(shí)，光源的替代進(jìn)程正在發(fā)生。”梁超坦言。對于白光LED的發(fā)展，他認為應該首先從普通消費大眾的需求來(lái)衡量，“目前企業(yè)不斷發(fā)布具有更高的顯色性或更高等級的其他指標的產(chǎn)品，往往是出于純粹技術(shù)指標上競爭的目的。這些指標的不斷提升，是否真的為消費者帶來(lái)更好的使用體驗，也許尚不得知。”

 

WhichLEDs針對白色LED的發(fā)展趨勢發(fā)表了自己的一些看法。白色LED主要以滿(mǎn)足照明為主，發(fā)展趨勢也可從滿(mǎn)足照明需求的層次來(lái)談：1、必須要具有高的效率。高效率可以節能，全球約有12%的能源花費在照明功能上。2、具有高的顯色指數。高顯色指數和高色彩飽和度更能具有色彩還原度，能還原出太陽(yáng)光所照射的顏色。3、具有高的色彩飽和度。未來(lái)白光LED會(huì )向全光譜光源發(fā)展，當然，全光譜不僅僅是LED的努力結果，還必須要配合不同激發(fā)波長(cháng)的熒光粉。

 

 

“科學(xué)絕不是也永遠不會(huì )是一本寫(xiě)完了的書(shū)。每一項重大成就都會(huì )帶來(lái)新的問(wèn)題，任何一個(gè)發(fā)展隨著(zhù)時(shí)間推移都會(huì )面臨新的問(wèn)題，而我們就是要不斷去解決它”，愛(ài)因斯坦曾這樣說(shuō)過(guò)科學(xué)，藍光LED與紫光LED同樣如此，都不會(huì )裹足LED的技術(shù)發(fā)展，但一定會(huì )成為L(cháng)ED技術(shù)應用過(guò)程中里程碑式的一筆。