美国能源部发布2015固态照明研发计划

作者: 2015-07-28 15:09 来源:战略情报研究部
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5月,美国能源部公布了2015固态照明研发计划[1],在分析目前LED和OLED的研发与制造业现状的基础上,提出了新的制造路线图和优先研发方向。该计划指出,至2030年,美国LED照明将占据市场主流,以流明小时计将占市场安装量的88%,每年节省261-395万亿瓦时的电力。技术上,至2020年将实现灯具或系统级200流明/瓦的目标。报告指出,LED封装效率的提升正变得愈加困难,研发需要聚焦于解决基础技术障碍。

2015固态照明研发计划合并了过去的多年期研发方案计划和研发制造路线图。相对于2014年的研发策略,合并后的研究计划提出,在LED方面继续重点关注发光材料、下转换材料以及新型灯具系统的研发,此外,新型发光器件架构以及封装技术被列为2015年核心技术研究和产品开发任务;在OLED方面,稳定的白光器件、新型光萃取技术以及灯具开发仍然是核心技术与产品开发的重点,而OLED面板制造以及卷对卷柔性OLED制造技术则被列为新的OLED制造研发任务。此外,2015研究计划新提出了一些LED和OLED的共性优先技术主题,如驱动电源、发光控制、稳定性、光线质量等,具体参见下表。

表1  LED与OLED技术面临的关键问题与挑战

 

技术挑战

具体研发问题

LED照明

发光材料研究

关注光效下降效应(Droop效应,包括因电流密度上升或结温上升引起的光效下降)、绿光效率、红光热稳定性等。

下转换材料

开发高效率、稳定、窄线宽的红光和绿光荧光剂或量子点。

封装

关注具有更好的热稳定性和高折射率的材料。

新型发光器件架构

关注利用先进的器件架构,如激光、纳米线、超辐射发光二极管、电致发光量子点等提高性能。

更高集成度

如包装、驱动、光器件在同一LED模块中的柔性集成,定制化集成的柔性制造供应等。

更好的光利用

灯具光学系统的开发,关注例如光束控制等的新型控制技术。

智能控制与传感器

关注更简单有效的互操作控制,紧凑、低成本传感器,以及集成式灯具能量监测系统。
OLED照明

材料研究

关注同时拥有长寿命、高效率的发光系统(包括光发射器、主体材料、传输材料),特别是蓝光发光器件。

光萃取

关注具有成本效益的制造方案,通过萃取被波导模态捕获的光,和/或降低表面等离子损耗,大幅提升面板效率。相关研究带来的额外益处是能够控制发射光的分布。

灯具开发

通过发挥OLED产品的差异性、集成性、易安装性,及其他可提升OLED吸引力的特点,加快OLED照明的市场化能力。

制造研发

关注OLED产量和稳定性的提升。

基于柔性衬底的OLED制造

注重柔性OLED照明的工艺与材料提升,一种可能途径是利用卷对卷制造技术。
其他优先主题

驱动电源

通过IES与ANSI标准委员会,更简便地验证电源的鲁棒性,更清晰地展示其性能参数。

发光控制

互操作性与能量计量相关标准开发;协助进行或提供器件与系统互操作性的第三方验证;评估各种计量方法的效果和执行成本;设计开发短期实体模型实验台以对关键问题进行评估。

稳定性

深入了解LED照明系统稳中的灾难性故障、光衰、色点稳定性三大问题。

对人类的影响

研究可调光源对人类生理以及对生产力的影响。

光线质量

持续支持NIST展开对光色的表征。

(姜山)

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