技術是推動LED產業迅猛發展的強大驅動力，也是企業闊步登上世界舞臺的底氣和硬氣。在市場經濟競爭日趨激烈的情況之下，LED行業只有不斷推動技術的革新，才能得到更好的發展。

　　回顧2017年，LED行業諸多技術取得了突破性發展。小編綜合盤點了全球各地的一些LED相關的新技術及新應用信息，期望大家能夠從中吸取應用創意養分，以創造出更多優秀的產品。

　　高光效低能耗LED智能植物工廠關鍵技術及系統集成

　　由楊其長、魏靈玲等團隊完成的項目——“高光效低能耗LED智能植物工廠關鍵技術及系統集成”榮獲2017年國家科技進步二等獎。楊其長教授團隊經過12年的潛心研究，在植物工廠光源適配理論與方法、光效與能效提升、營養品質調控以及多因子協同管控技術等方面取得了多項原創性成果。奠定了我國在國際上的優勢地位。

　　所突破的關鍵技術包括：

　　先提出植物“光配方”概念并闡明其理論依據，創制出基于光配方的LED節能光源及其光環境調控技術。基于植物光合對不同光譜的響應特征，率先提出了植物“光配方”概念，構建了典型作物不同生育期的光配方優化參數。創制出基于光配方的紅光(660nm)與藍光(450nm)芯片組合式、藍光芯片與熒光粉激發式多光譜組合 (R/G/B/FR) LED節能光源;研發出基于植株發育特征的移動式LED光源及其光環境調控技術，顯著降低光源能耗。與熒光燈相比，節能率達62%以上。

　　首次提出植物工廠光-溫耦合節能調溫方法，發明了基于室外冷源與空調協同調溫的節能調控技術。基于夜晚室外空氣含有冷源、光期空調降溫能耗高的現實，首次提出將光期置于夜晚、引進室外自然冷源降溫的“光-溫耦合節能調溫”方法，發明了基于室外冷源與空調協同調溫的植物工廠節能環境調控技術裝備，顯著降低空調能耗。與傳統空調降溫相比，節能率達24.6-63.0%。

　　發明了UV-納米TiO2營養液協同處理技術和采收前短期連續光照提升蔬菜品質方法，研發了基于光-營養協同調控的蔬菜品質提升技術。發明了UV-納米TiO2協同處理營養液自毒物質的技術方法，首次提出采收前短期連續光照調控蔬菜品質新技術，探明了提升蔬菜品質的光環境優化參數及調控策略，降低葉菜硝酸鹽含量達30%以上，并顯著提高了Vc和可溶性糖含量。

　　研發出植物工廠光效、能效與營養品質提升的環境-營養多因子協同技術，集成創制出3個系列的智能LED植物工廠成套產品。探明了基于光配方、光-溫耦合與營養品質提升等多因子協同調控的邏輯控制策略及算法，研制出基于物聯網的植物工廠智能化管控技術，實現對植物工廠溫度、濕度、光照、CO2濃度以及營養液EC、pH、DO等要素的在線檢測、遠端訪問、程序更新及網絡化智能管控。集成創制出3個系列的智能LED植物工廠成套技術產品：規模量產型、可移動型、家庭微型植物工廠。

　　稀土金屬可用于提煉LED發光材料

　　近日，有消息稱日本研發人員從海岸附近深海里稀土金屬提煉LED產品原料。

　　具體消息稱，日本東京大學教授加藤泰浩(Yasuhiro Kato) 和其研究團隊成功從南鳥島外海里的稀土金屬提取出釔(Yttrium) 和鈰(cerium)來用作LED發光材料。目前已有從海床提煉金屬原料，該技術被多家企業擁有，其中包含豐田汽車、三井造船和東京大學等。

　　據悉，一旦該技術被開發，從深海提煉的金屬還有可能應用于電動車、電池和風能等產業。目前，日本政府正在考慮是否應用此技術開發日本附近深海里稀土金屬提煉項目。

　　實驗室新發現：加入硼可解決LED發光效率下降現象

　　密西根研究團隊11月發表最新研究，發現將化學元素硼(Boron)加入氮化銦鎵 (INGan) 材料可以讓LED半導體的中間層(middle layer)厚度變大，解決發光效率隨著注入電流的提高而下降的現象。這項研究已經刊登于應用物理學快報(Applied Physics Letters)。

　　發光二極管(Light-emitting diode)半導體由帶有正電性質的P型半導體和帶有電子的N型半導體組合，通電后具有正電性質的電洞(hole) 會和電子(electron)結合并產生光，在中間層的所使用的材質將決定波長長短。

　　電子和電洞移動到中間層時，有太多的電子同時被擠壓到中間層，會使其相互碰撞、無法有效的和電洞結合，降低發光效率，而這種情形又稱之為歐格再結合(Auger recombination)。

　　而要解決這項問題的辦法是增加中間層的厚度，好讓電子和電洞有足夠的空間;然而要增加中間層的厚度卻沒有想象中容易。

　　因為LED半導體是晶體狀，原子間有其固定排列規則，而該特定間距又稱為晶體參數(lattice parameter)。當晶體材料相互層疊生長時，它們的晶格參數必須相似，原子排列規則與材料連接處才能匹配，否則材料會變形。

　　研究者Williams和Kioupakis透過預測模型發現，將硼加入氮化銦鎵，可以增加中間層的厚度，以利電子和電洞結合。BInGaN材料發出的光的波長也非常接近于氮化銦鎵的波長，可以調整出不同的顏色。

　　這項研究是否能實際在實驗室產出還是未知數，而究竟要摻入多少的的硼元素也是一項挑戰，但是密西根研究團隊的發現對新型LED的研發是一大貢獻。

　　英國新型LED路面可提示司機和騎車者

　　一種新型嵌入LED燈的路面在倫敦揭幕，目的是幫助檢測行人，并且警告司機以及自行車手道路上出現的危險。 新的道路由一家名為Umbrellium的公司為保險公司Direct Line開發，并將高清攝像機和LED嵌入路面。

　　道路上的兩臺照相機能夠記錄數百個變量，并檢測到十字路口22米范圍內的行人或其他道路使用者。信息可以從相機送到電腦，該電腦在不到百分之一秒的時間內做出反應，讓LED顯示各種顏色和圖案。

　　道路使用機器學習來預測行人運動，為他們創造一個十字路口。道路表面采用可以嵌入瀝青的高沖擊塑料。根據設計師的要求，塑料表面能夠承受很大的交通流量。道路的塑料表面有超過660個LED燈，可編程改變顏色和圖案，以便為騎自行車的人或司機提供行人過路警告。

　　原型道路是防水的，可以保持車輛和人的重量，能夠區分人，車輛或自行車之間的差異。

　　RayVio的UVB LED或用于治療維生素D缺乏患者

　　PR Newswire發表在Scientific Reports的研究顯示，相比陽光，RayVio的293nm紫外線LED發出的光能夠更有效地在皮膚樣本中產生維生素D3。在醫學博士Michael F. Holick的帶領以及波士頓大學醫學院和波士頓大學Ignition Award的支持下，Tyler Kalajian和他的研究團隊發現，暴露在RayVio紫外線LED下短短0.52分鐘的皮膚樣本所產生的維生素D3是暴露在陽光下32.5分鐘的樣本的兩倍多。

　　波士頓大學醫學院醫學、生理學和生物物理學教授、波士頓醫學中心內分泌學家Holick博士表示：“我們測試了不同來源和不同波長的紫外線LED。RayVio的293nm LED在最短的時間內顯示了最大的維生素D3生成潛力。這項研究將帶來新一代光藥理學技術，使用具有特定波長的LED可在人體皮膚中引起特定的生物效應，幫助治療和預防慢性疾病。”

　　維生素D缺乏會導致骨質疏松癥、佝僂病和其他代謝性骨病，在全年長時間日照有限的北緯和南緯地區較為普遍。這個維生素D產生裝置適用于炎癥性腸病和胃旁路手術等脂肪吸收不良綜合征患者。研究顯示RayVio的紫外線LED可用于治療維生素D缺乏患者。

　　產生維生素D3的紫外線LED裝置可用于較少接觸陽光的皮膚部位，如大腿、手臂、腹部和背部，從而最大限度地降低罹患非黑色素瘤皮膚癌的風險。該裝置還可以發射更窄波段的UVB(紫外線B)，從而降低皮膚暴露于更高波長紫外線輻射時皮膚損傷的可能性。

　　RayVio首席執行官Robert C. Walker博士表示：“數字紫外線技術在光療方面的潛力是巨大的。Holick博士對我們UVB LED的研究證明了新應用有望改善和拯救數十萬人生命的潛力。僅在美國就有75%的青少年和成年人缺乏維生素D。通過研究團隊的努力和波士頓大學光子學中心在紫外線LED方面的開創性工作，我們可能很快就會看到創新治療方案(如與可穿戴設備整合)可以幫助數百萬人。”

　　照明不靠電 彩虹隧道采用LED自發光技術

　　9月15日，浙江湖州市205省道天荒坪1號隧道自發光工程完成施工，這是該市首座照明不靠電的“彩虹隧道”，能有力助推公路養護工程更節能、更環保。

　　“彩虹隧道”采用的是一種可以不用電、自主發光的新材料，新材料被安裝在隧道頂部及道壁。這種新材料的發光原理是通過LED電光激發-電光儲能-儲能自發光-LED電光激發循環工作，每次只需5至15分鐘，就能吸收儲存自然光、機動車輛及各類燈光光能，不需要任何能源，就能維持12小時發出黃、藍、綠色等光芒。在天荒坪1號隧道內，還相應設置了自發光照明誘導標識，大面積的彩色條用作警示提醒，道壁上的誘導標識則有利于引導安全行駛。

　　該自發光技術除具有零能耗和零碳排放的特點外，還能起到救急作用。一旦隧道內發生停電、起火、爆作、崩坍等事故，就可以發揮12小時應急發光誘導作用，為被困人員快速逃生提供誘導指示。

　　美研發出單片集成三色LED 未來將包含更多顏色組合

　　基于氮化銦鎵技術和現有的制造設施，應變工程可以為微顯示器提供一種可行的方法。

　　基于銦鎵氮化物(InGaN)多量子阱的應變工程，美國密歇根大學已經開發出單片集成的琥珀-綠-藍色LED。該應變工程是通過蝕刻不同直徑的納米柱來實現。

　　研究人員希望未來能用635nm光致發光的量子阱生產出紅-綠-藍LED，為基于這種像素LED的微顯示器提供可行的方法。其他潛在應用包括照明、生物傳感器和光遺傳學。

　　除了美國國家科學基金會(NSF)的支持外，三星還為制造和設備設計提供了支持。研究人員希望開發出基于現有制造基礎設施的芯片級多色LED平臺。

　　外延材料通過金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)在2英寸無圖案藍寶石上生長。發光有源區域由5個2.5nm InGaN阱組成，由12nm GaN柵極隔開。電子阻擋層和p-接觸層分別由20nm的氮化鋁鎵(p-Al0.2Ga0.8N)和150nm的p-GaN組成。

　　使用電子束光刻使納米柱成型，用鎳掩模進行混合干濕法蝕刻處理。大部分蝕刻是干的電感耦合等離子體，濕法蝕刻階段用于實現最終直徑，并且去除干法蝕刻步驟中的損害。蝕刻深度約為300nm。在整個制造過程中，保護蝕刻掩模，目的是為了保護p-GaN表面。

　　在對50nm氮化硅進行等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)之后，用旋涂式玻璃對結構進行平整，以電隔離n和p-GaN部分。

　　將平整后的結構進行干式回蝕，以暴露柱的尖端。用硝酸溶液除去鎳掩模材料。 p接觸的鎳/金金屬化在空氣中進行熱退火。

　　設備的電氣性能在5V反向偏壓下顯示出每像素約3x10-7A的低泄漏。低泄漏歸因于兩個因素 - 扁平量子阱提供了低電流擁擠效應，以及由應變引發的載流子到納米柱中心的限制。在較窄的納米柱中由于更大的電流密度造成的下降效應的風險，可通過減小應變進行改善，因此降低了由于III-氮化物中化學鍵的電荷極化引起的電場而出現的量子限制“斯塔克效應”。

　　新型添加劑使鈣鈦礦LED更穩定高效

　　美國普林斯頓大學研究人員在《自然·光子學》雜志上發表論文稱，他們開發出一種新技術，通過添加有機鹵化銨，制造出了成本更低、效率更高且性能更穩定的鈣鈦礦發光二極管(LED)。

　　過去10年來，LED的應用越來越廣，其節能、環保、壽命長、體積小，但制造成本也相對較高，降低LED制造成本是相關產業界的重要目標。鈣鈦礦算是一種古老的材料，1839年首次發現于俄羅斯烏拉爾山脈，因俄羅斯礦物學家列夫·波洛夫斯基而得名(鈣鈦礦的英文名稱是Perovskite)。這種材料多為立方體或八面體，具有奇特屬性。它可以是半導體，也可以是超導體，取決于其結構。作為一種新型功能材料，鈣鈦礦在環境保護和工業催化等領域具有很大的開發潛力。近幾年，因其在太陽能電池領域的應用而受到持續關注。

　　有機無機雜化的鈣鈦礦材料也被很多科學家視為氮化鎵等LED制備材料的替代品，但成膜效率低、穩定性不高這兩個缺點制約了其在LED領域的應用。此次，普林斯頓大學研究人員開發的新技術解決了這一問題。他們在論文中稱，在制造鈣鈦礦薄膜時，在鈣鈦礦溶液中添加有機鹵化銨，尤其是長鏈有機鹵化銨，會使鈣鈦礦晶體顆粒小很多，制成的鈣鈦礦薄膜更薄、更光滑。而這樣的鈣鈦礦薄膜意味著更好的外部量子效率，會使發光二極管的效率更高，穩定性更好。

　　相比于硅和其他LED制備材料，鈣鈦礦更廉價，制備工藝也更簡單。研究人員稱，新技術將加速鈣鈦礦在照明、顯示、激光領域的商業應用，使未來的LED產品更高效且廉價。

　　奈米線UV LED可望克服效率衰減問題

　　沙特阿拉伯阿布杜拉國王科技大學(King Abdullah University of Science and Technology;KAUST)的研究人員在最近一期的《光學快遞》(Optics Express)期刊中發表一種設計紫外光發光二極管(UV LED)的新途徑，能讓基于氮化鋁鎵(AlGaN)的UV LED效率不至于衰減。

　　一般來說，基于AlGaN的UV LED由于存在較低的內部量子效率、低擷取效率、低摻雜效率、極化電場大以及差排密度外延高等缺點，這些都限制了UV LED在高功率的應用。

　　研究人員一開始采用鈦覆蓋的硅晶圓以及依靠電漿輔助的分子束外延(PAMBE)，使其得以生長有效隔離的無缺陷硅摻雜氮化鎵(GaN)奈米線，其中每一個都嵌入10個均勻形成AlGaN/AlGaN量子磁盤(Qdisk)的堆棧。

　　雖然每一發射奈米線的直徑約8nm、長約350nm，但在實際的實驗中，肉眼可見的大型LED是由一整區密集堆積的垂直排列奈米線所組成。

　　該組件在鈦涂覆的n型硅基板上生長，以改善電流注入與熱耗散，它們在337nm (具有11.7nm的窄線寬)時發射UV光源，其電流密度為32A / cm^2 (在0.5×10 .5mm^2組件上約80mA)，導通電壓約為5.5V。

　　在高達120A/cm^2的注入電流下，AlGaN奈米線UV LED仍能保持效率毫無衰減地作業。

　　該研究的一項有趣之處在于采用鈦涂覆的低成本硅基板來生長奈米線，這不僅能讓制程變得易于擴展，還能結合鈦金屬層帶來的諸多優勢，包括更高的UV反射、更好的熱耗散，以及改善流注入。

　　用它照照就能治病?NASA也用這技術?

　　一款LED Clinic號稱是終極的掌上診斷工具，能夠對包括阿爾茨海默癥、皮膚病、痤瘡、潰瘍甚至是糖尿病等疾病起到一定的治療作用。真的有這么神奇?

　　LED Clinic目前尚在原型研發階段，所以設備的演示還是使用了3D動畫形式。可以看到，它是一個類似Hub的便攜式小工具，使用LED照射來治療一些外部創傷類的疾病。

　　LED Clinic在眾籌頁面上對其技術進行了一些解釋，表示它采用的是“光生物調節作用”原理，簡稱“PBM”(Photobiomodulation)。

　　在網上進行了相關資料收集，發現這是一種尚在發展中的生物醫學技術，通過不同功率的激光或單色光來調節生物機能，促進細胞活動，廣泛用于鎮痛、消除炎癥、加快傷口愈合、促進毛發生長、改善血液循環等作用。

　　LED Clinic方面則表示，他們使用的改進型LED技術，可以使其功效達到類似激光的作用，讓細胞產生反應。

　　LED Clinic分為兩個型號，其中LED Clinic PAD尺寸較大、機身本身可發出LED光，也可連接探頭燈。它適用于一些外部的治療，比如痤瘡、外部傷口，可以直接貼在皮膚上使用，或是幾個連接在一起加強效果。

　　另外一款LED Clinic FOCAL，則內置探頭燈，可以進行一些侵入式的局部治療，比如塞入鼻孔中，對大腦血液循環具有一定作用。當然，LED Clinic PAD也可連接外部探頭燈。

　　LED Clinic也擁有智能手機應用，用戶可以直接選擇具體的病癥或是保健項目，設備便會以不同的LED頻譜和強度進行照射，起到不同的治療作用。

　　雖然聽上去略有些邪乎，把探照燈塞到鼻孔里也略可怕，但“光生物調節作用”療法的確是有據可依，并且在不斷發展進化，哈佛大學醫學院擁有研究中心、美國航天航空(NASA)也在使用這種技術。

　　當然，如果LED Clinic能夠獲得權威的醫療認證(比如FDA)、而不僅僅是展示自己的治療案例，可能會更有說服力。

　　當前LED可覆蓋的醫學應用領域包括生物鐘調整、心理治療、紫外固化、POT治療，光化學、美容嫩膚以及疾病治療等，LED在生物醫學領域正在發揮越來越廣泛的作用，且前景可期。