新材料推动LED照明技术革命

具备省电特性的LED成为越来越热门的固态照明方案，研究人员表示，技术演进将使LED的应用更为广泛。美国的研究人员表示，他们正在透过新材料的使用，着手进行一项「革命性的固态照明技术」研发。

美国壬色列理工学院(RPI)智能照明工程研究中心的研究项目领导人Fred Schubert表示：「近十年来的高输出功率LED都是使用相同的材料，我们的新方案则是改变了现有LED活性区(active region)的关键元素；我们相信这种改变将改革全世界的固态照明技术。」他预期，新技术在目前规模达100亿美元的全球LED市场上，适用75%的产品。

现在LED是采用氮化镓铟做为活性区量子井(quantum wells)的材料，夹在较厚的氮化镓阻障层(barrier layers)之间。在两种材料之间相应的片段(relative fraction)能让光的颜色分成紫色到琥珀色；两种材料之间的偏振失配(polarization mismatch)则会导致电子泄漏，并在高输出层级的应用上降低LED的效益。

「氮化镓是一种比较单纯的材料，不过却不会与氮化镓铟井形成偏振匹配。」Schuert表示：「该种失配是造成高输出功率LED效率骤降(Efficiency droop)的物理原因。」高输出功率LED的效率骤降现象，使这类产品输出功率越高、每流明耗费的能源更多。Schuert指出，这是市面上固态照明技术的一个关键缺点。

成员包括来自三星电机(Samsung Electro-Mechanics)的工程师，Schuert的研究团队声称，他们透过使用偏振匹配的氮化镓铟层来取代氮化镓，因此效率骤降的状况能在高功率的情况下减轻到25%。Schuert表示，使用偏振匹配的材料带来很大的改变，虽然目前还不够完美，但他们相信对于在固态照明领域的高功率LED应用来说十分重要。

材料之间的大规模偏振失配，意味着电子一开始会跟着电流跑，然后在它们移动到能重组并发光的位置时，就会与电流相背。Schuert表示，透过使这些偏振场匹配，不只能提升LED的效率，也能降低前向电压(forward voltage)。

理想中的LED效率应该在每瓦300流明左右，不过目前就算是效率最高的实验原型，其效率也只达到每瓦170流明。在三星与RPI的通力合作下，Schubert有信心在数年内就可制造出每瓦200流明的LED产品。