2017年LED行業(yè)十大創(chuàng)新技術(shù)成果
回顧2017年，LED行業(yè)諸多技術(shù)取得了突破性發(fā)展�，F(xiàn)OFweek半導(dǎo)體照明網(wǎng)小編綜合盤點(diǎn)了全球各地的一些LED相關(guān)的新技術(shù)及新應(yīng)用信息，期望大家能夠從中吸取應(yīng)用創(chuàng)意養(yǎng)分，以創(chuàng)造出更多優(yōu)秀的產(chǎn)品。
技術(shù)是推動(dòng)LED產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力，也是企業(yè)闊步登上世界舞臺(tái)的底氣和硬氣。在市場經(jīng)濟(jì)競爭日趨激烈的情況之下，LED行業(yè)只有不斷推動(dòng)技術(shù)的革新，才能得到更好的發(fā)展。
回顧2017年，LED行業(yè)諸多技術(shù)取得了突破性發(fā)展�，F(xiàn)OFweek半導(dǎo)體照明網(wǎng)小編綜合盤點(diǎn)了全球各地的一些LED相關(guān)的新技術(shù)及新應(yīng)用信息，期望大家能夠從中吸取應(yīng)用創(chuàng)意養(yǎng)分，以創(chuàng)造出更多優(yōu)秀的產(chǎn)品。
高光效低能耗LED智能植物工廠關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)集成
由楊其長、魏靈玲等團(tuán)隊(duì)完成的項(xiàng)目高光效低能耗LED智能植物工廠關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)集成榮獲2017年國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。楊其長教授團(tuán)隊(duì)經(jīng)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(yǎng)品質(zhì)調(diào)控以及多因子協(xié)同管控技術(shù)等方面取得了多項(xiàng)原創(chuàng)性成果。奠定了我國在國際上的優(yōu)勢地位。
所突破的關(guān)鍵技術(shù)包括：
先提出植物光配方概念并闡明其理論依據(jù)，創(chuàng)制出基于光配方的LED節(jié)能光源及其光環(huán)境調(diào)控技術(shù)�；谥参锕夂蠈Σ煌庾V的響應(yīng)特征，率先提出了植物光配方概念，構(gòu)建了典型作物不同生育期的光配方優(yōu)化參數(shù)。創(chuàng)制出基于光配方的紅光(660nm)與藍(lán)光(450nm)芯片組合式、藍(lán)光芯片與熒光粉激發(fā)式多光譜組合 (R/G/B/FR) LED節(jié)能光源;研發(fā)出基于植株發(fā)育特征的移動(dòng)式LED光源及其光環(huán)境調(diào)控技術(shù)，顯著降低光源能耗。與熒光燈相比，節(jié)能率達(dá)62%以上。
首次提出植物工廠光-溫耦合節(jié)能調(diào)溫方法，發(fā)明了基于室外冷源與空調(diào)協(xié)同調(diào)溫的節(jié)能調(diào)控技術(shù)�；谝雇硎彝饪諝夂欣湓�、光期空調(diào)降溫能耗高的現(xiàn)實(shí)，首次提出將光期置于夜晚、引進(jìn)室外自然冷源降溫的光-溫耦合節(jié)能調(diào)溫方法，發(fā)明了基于室外冷源與空調(diào)協(xié)同調(diào)溫的植物工廠節(jié)能環(huán)境調(diào)控技術(shù)裝備，顯著降低空調(diào)能耗。與傳統(tǒng)空調(diào)降溫相比，節(jié)能率達(dá)24.6-63.0%。
發(fā)明了UV-納米TiO2營養(yǎng)液協(xié)同處理技術(shù)和采收前短期連續(xù)光照提升蔬菜品質(zhì)方法，研發(fā)了基于光-營養(yǎng)協(xié)同調(diào)控的蔬菜品質(zhì)提升技術(shù)。發(fā)明了UV-納米TiO2協(xié)同處理營養(yǎng)液自毒物質(zhì)的技術(shù)方法，首次提出采收前短期連續(xù)光照調(diào)控蔬菜品質(zhì)新技術(shù)，探明了提升蔬菜品質(zhì)的光環(huán)境優(yōu)化參數(shù)及調(diào)控策略，降低葉菜硝酸鹽含量達(dá)30%以上，并顯著提高了Vc和可溶性糖含量。
研發(fā)出植物工廠光效、能效與營養(yǎng)品質(zhì)提升的環(huán)境-營養(yǎng)多因子協(xié)同技術(shù)，集成創(chuàng)制出3個(gè)系列的智能LED植物工廠成套產(chǎn)品。探明了基于光配方、光-溫耦合與營養(yǎng)品質(zhì)提升等多因子協(xié)同調(diào)控的邏輯控制策略及算法，研制出基于物聯(lián)網(wǎng)的植物工廠智能化管控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對植物工廠溫度、濕度、光照、CO2濃度以及營養(yǎng)液EC、pH、DO等要素的在線檢測、遠(yuǎn)端訪問、程序更新及網(wǎng)絡(luò)化智能管控。集成創(chuàng)制出3個(gè)系列的智能LED植物工廠成套技術(shù)產(chǎn)品：規(guī)模量產(chǎn)型、可移動(dòng)型、家庭微型植物工廠。
稀土金屬可用于提煉LED發(fā)光材料
近日，有消息稱日本研發(fā)人員從海岸附近深海里稀土金屬提煉LED產(chǎn)品原料。
具體消息稱，日本東京大學(xué)教授加藤泰浩(Yasuhiro Kato) 和其研究團(tuán)隊(duì)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(fā)光材料。目前已有從海床提煉金屬原料，該技術(shù)被多家企業(yè)擁有，其中包含豐田汽車、三井造船和東京大學(xué)等。
據(jù)悉，一旦該技術(shù)被開發(fā)，從深海提煉的金屬還有可能應(yīng)用于電動(dòng)車、電池和風(fēng)能等產(chǎn)業(yè)。目前，日本政府正在考慮是否應(yīng)用此技術(shù)開發(fā)日本附近深海里稀土金屬提煉項(xiàng)目。
實(shí)驗(yàn)室新發(fā)現(xiàn)：加入硼可解決LED發(fā)光效率下降現(xiàn)象
密西根研究團(tuán)隊(duì)11月發(fā)表最新研究，發(fā)現(xiàn)將化學(xué)元素硼(Boron)加入氮化銦鎵 (INGan) 材料可以讓LED半導(dǎo)體的中間層(middle layer)厚度變大，解決發(fā)光效率隨著注入電流的提高而下降的現(xiàn)象。這項(xiàng)研究已經(jīng)刊登于應(yīng)用物理學(xué)快報(bào)(Applied Physics Letters)。
發(fā)光二極管(Light-emitting diode)半導(dǎo)體由帶有正電性質(zhì)的P型半導(dǎo)體和帶有電子的N型半導(dǎo)體組合，通電后具有正電性質(zhì)的電洞(hole) 會(huì)和電子(electron)結(jié)合并產(chǎn)生光，在中間層的所使用的材質(zhì)將決定波長長短。
電子和電洞移動(dòng)到中間層時(shí)，有太多的電子同時(shí)被擠壓到中間層，會(huì)使其相互碰撞、無法有效的和電洞結(jié)合，降低發(fā)光效率，而這種情形又稱之為歐格再結(jié)合(Auger recombination)。
而要解決這項(xiàng)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?yàn)長ED半導(dǎo)體是晶體狀，原子間有其固定排列規(guī)則，而該特定間距又稱為晶體參數(shù)(lattice parameter)。當(dāng)晶體材料相互層疊生長時(shí)，它們的晶格參數(shù)必須相似，原子排列規(guī)則與材料連接處才能匹配，否則材料會(huì)變形。
研究者Williams和Kioupakis透過預(yù)測模型發(fā)現(xiàn)，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(jié)合。BInGaN材料發(fā)出的光的波長也非常接近于氮化銦鎵的波長，可以調(diào)整出不同的顏色。
這項(xiàng)研究是否能實(shí)際在實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)出還是未知數(shù)，而究竟要摻入多少的的硼元素也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，但是密西根研究團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)對新型LED的研發(fā)是一大貢獻(xiàn)。
英國新型LED路面可提示司機(jī)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(jī)以及自行車手道路上出現(xiàn)的危險(xiǎn)。 新的道路由一家名為Umbrellium的公司為保險(xiǎn)公司Direct Line開發(fā)，并將高清攝像機(jī)和LED嵌入路面。
道路上的兩臺(tái)照相機(jī)能夠記錄數(shù)百個(gè)變量，并檢測到十字路口22米范圍內(nèi)的行人或其他道路使用者。信息可以從相機(jī)送到電腦，該電腦在不到百分之一秒的時(shí)間內(nèi)做出反應(yīng)，讓LED顯示各種顏色和圖案。
道路使用機(jī)器學(xué)習(xí)來預(yù)測行人運(yùn)動(dòng)，為他們創(chuàng)造一個(gè)十字路口。道路表面采用可以嵌入瀝青的高沖擊塑料。根據(jù)設(shè)計(jì)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(gè)LED燈，可編程改變顏色和圖案，以便為騎自行車的人或司機(jī)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(qū)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(fā)表在Scientific Reports的研究顯示，相比陽光，RayVio的293nm紫外線LED發(fā)出的光能夠更有效地在皮膚樣本中產(chǎn)生維生素D3。在醫(yī)學(xué)博士Michael F. Holick的帶領(lǐng)以及波士頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院和波士頓大學(xué)Ignition Award的支持下，Tyler Kalajian和他的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，暴露在RayVio紫外線LED下短短0.52分鐘的皮膚樣本所產(chǎn)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(xué)醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)、生理學(xué)和生物物理學(xué)教授、波士頓醫(yī)學(xué)中心內(nèi)分泌學(xué)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(shí)間內(nèi)顯示了最大的維生素D3生成潛力。這項(xiàng)研究將帶來新一代光藥理學(xué)技術(shù)，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(yīng)，幫助治療和預(yù)防慢性疾病。
維生素D缺乏會(huì)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥、佝僂病和其他代謝性骨病，在全年長時(shí)間日照有限的北緯和南緯地區(qū)較為普遍。這個(gè)維生素D產(chǎn)生裝置適用于炎癥性腸病和胃旁路手術(shù)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(chǎn)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(fēng)險(xiǎn)。該裝置還可以發(fā)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(shí)皮膚損傷的可能性。
RayVio首席執(zhí)行官Robert C. Walker博士表示：數(shù)字紫外線技術(shù)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(yīng)用有望改善和拯救數(shù)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(tuán)隊(duì)的努力和波士頓大學(xué)光子學(xué)中心在紫外線LED方面的開創(chuàng)性工作，我們可能很快就會(huì)看到創(chuàng)新治療方案(如與可穿戴設(shè)備整合)可以幫助數(shù)百萬人。
照明不靠電 彩虹隧道采用LED自發(fā)光技術(shù)
9月15日，浙江湖州市205省道天荒坪1號隧道自發(fā)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(yǎng)護(hù)工程更節(jié)能、更環(huán)保。
彩虹隧道采用的是一種可以不用電、自主發(fā)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(fā)光原理是通過LED電光激發(fā)-電光儲(chǔ)能-儲(chǔ)能自發(fā)光-LED電光激發(fā)循環(huán)工作，每次只需5至15分鐘，就能吸收儲(chǔ)存自然光、機(jī)動(dòng)車輛及各類燈光光能，不需要任何能源，就能維持12小時(shí)發(fā)出黃、藍(lán)、綠色等光芒。在天荒坪1號隧道內(nèi)，還相應(yīng)設(shè)置了自發(fā)光照明誘導(dǎo)標(biāo)識(shí)，大面積的彩色條用作警示提醒，道壁上的誘導(dǎo)標(biāo)識(shí)則有利于引導(dǎo)安全行駛。
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