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  近年来,LED应用领域不断拓宽,从通用照明、显示背光到医疗照明、植物照明、汽车照明等,再到另类的创新应用,几乎渗透到人们衣食住行的方方面面。OFweek半导体照明网整理了2018年LED行业的创新应用及相关技术,包括LiFi灯具、感应式LED路灯、生物治疗等等。


  LiFi灯具


  在首届中国国际进口博览会(进博会)上,昕诺飞展示可见光无线通信技术(LiFi)的首个商业化应用解决方案。与使用无线电波的WiFi不同,LiFi使用了比无线电波频率更高的可见光波用于数据的传输与接收,可以为用户提供稳定,高速的宽带数据连接。



  昕诺飞展台——可见光无线通信技术(LiFi)展区


  Lifi技术使用起来非常简单,将以太网电缆插入支持LiFi的昕诺飞灯具产品中,灯具立马化身为无线路由器。灯具内置的调制解调器对可将光的频率在肉眼无法观察的范围内进行精细调节,进而提供强大的网络连接,发送下行数据。只需要将USB LiFi无线网卡插入笔记本电脑或平板电脑上,就能实现对数据的接收,USB LiFi无线网卡将信号通过红外上传给灯具。


  LiFi技术使用光波来传播数据和信息,拥有超快传输速度,最高能达到30M/s。在这样的高速率下,即便同时打开两部高清电影,也能流畅地进行视频通话。此外,由于光源是无处不在的,因此LiFi技术也可以在保密单位或WiFi无法覆盖的地方得到应用。甚至可以说,只要有光、有灯的地方,LiFi技术就能适用。而在银行等需要保密的地方,光波受到遮挡会产生自然的网络隔离,使得黑客失去了介入的可乘之机。


  目前,昕诺飞大部分照明产品已经能够支持LiFi技术,包括飞利浦PowerBalance gen2和飞利浦LuxSpace筒灯。其中,飞利浦PowerBalance gen2因广范的适用范围,成为了办公室和学校的理想选择,而飞利浦LuxSpace筒灯则适用于包含医院在内的对安全性要求极高的区域。


  全球最薄的车用线条照明模块


  日前,LG Innotek推出了用于汽车的“Nexlide——L”线条照明模块,该模块从宽度仅为3mm的锐线条中发出明亮均匀的光线。



  图片来源:LG Innotek


  LG Innotek表示,Nexlide——L的厚度是目前汽车外灯最薄的,目前已完成质量和批量生产测试。


  据悉,LG Innotek采用其专有的“LED照明结构设计技术”来实现超薄线条灯Nexlide——L。除了可以实现直线形状外,根据设计理念,Nexlide——L还可以形成各种形状,包括曲线和波浪。


  Nexlide——L可以根据其应用和安装位置来定制产品亮度,光线可以用多种方式进行设计,例如,制动灯和高位刹车灯(CHMSL)发出红光,转向信号灯和侧镜灯发出黄光,位置灯发出白光。



  图片来源:LG Innotek


  该模块具有出色的发光效率,可产生高达7,500尼特(cm/m2)的强光。这种高亮度水平可以满足制动灯的要求,因此,该组件可用于汽车制动灯。


  LG Innotek的一位官员说:“Nexlide——L是一种可以同时提高汽车设计、质量和安全性的照明模块。”


  LED和传感器被直接织入纺织纤维


  英国《自然》杂志发表了一项材料学最新研究成果:美国麻省理工学院团队通过一种新型制造方法,将发光二极管(LED)和传感器直接织入了纺织级聚合物纤维中。该工艺可用于开发能够实现光通讯和健康监测的新型可穿戴技术。



  图片来源:《自然》


  能够发射或探测光的半导体二极管是通讯和传感器技术的基本构件。如果能将它们融入织物之中,则有望创造出新型可穿戴电子设备。然而事实证明,要将半导体器件的功能与基于纤维的纺织品的可扩展性结合起来,实属一件棘手的事。


  麻省理工学院研究人员Yoel Fink及其同事,此次从一块较大的聚合物预制件着手,将半导体器件嵌入预制件的中空通道。然后,一边将导线穿进中空通道,一边加热并拉伸该预制件,从而形成延展的纤维束。这样一来,电连接的光发射或光探测二极管在纤维束内轴向均匀地分布开来。该工艺具有内在可扩展性,可以制造出数百米长的功能性纤维。一旦经过拉伸处理,这些纤维就可以很容易地织进织物中。


  研究团队将这些二极管纤维放进标准的家用洗衣机中转十圈,发现其性能没有受损,证明了它们的耐用性。他们还表明,可以在包含光探测和发光纤维的两种纺织品之间建立起双向光通讯链接。不仅如此,这种智能纺织品也可用于测量穿戴者的心率。


  研究人员总结表示,这种新型制造工艺使人们能够制造出具备更多先进功能的纺织品,智能纺织品和可穿戴技术或将遵照自身的“摩尔定律”,变得日益精密。


  可直接安装彩色LED技术


  日亚化学已经为其直接安装芯片系列产品引入了离散颜色选项,这是一种与业界芯片级封装(CSP)类似的技术。



  加上之前发布的白色选项,日亚化学可直接安装芯片的颜色目前涵括了宝蓝色、绿色、琥珀色和红色。日亚化学指出,这种创新的色彩解决方案采用了日亚化学独有的蓝色管芯和荧光粉技术。新颜色阵容中的每个颜色芯片最开始都拥有相同的蓝色管芯。随后通过添加一种特殊的荧光粉混合物,将蓝光转换为所需的颜色。


  日亚化学透露,这种设计针对每种颜色采用相同的波长芯片,然后使用独特的荧光粉混合物将波长转换为所需的颜色,为夹具制造商和设计师提供了极大的优势。在每种颜色中使用相同的波长芯片,可以协调整个直接安装芯片系列的正向电压。而相同的正向电压则能够简化电路设计。另外,不同于其他离散颜色技术,每种直接安装芯片颜色的内部结构是相同的。因此,光的指向性(光束角)和焦距也是相同的,从而使得光学设计更为直观。最后,通过荧光粉转换的红色直接安装芯片,与传统的红色AlInGaP LED相比,热衰减特性得到了极大改善。这种性能改进的结果是原位性能大大提高,并且整体颜色和稳定性也得到了改善。


  日亚化学表示,其直接安装芯片系列是第一款采用独特技术的照明CSP型LED,可实现单侧120°朗伯光型,消除了流明密集应用带来的串扰。借助新的颜色选项,扩展的直接安装芯片组合可为所有照明应用提供极大灵活性,包括建筑照明、颜色调整以及其他商业和住宅应用等。


  每种颜色的芯片尺寸为1.7毫米*1.7毫米*0.35毫米。除了不使用添加荧光粉层并具有130度光束角的宝蓝色模型以外,其他颜色均具有120度的光束角。


  LED发光口罩可侦测空气污染


  为了提高人们对空气污染问题的重视,一名脚踏车手Greg McNevin设计出一款LED口罩,可以侦测空气污染程度。



  来源:Greg McNevin


  据悉,这款LED发光口罩上装设了感应器,与AirBeam空气监控系统运作,并通过蓝牙连接到AirCasting网站,能根据空气污染实时改变颜色。


  当PM 2.5值介于0到12,空气质量良好的情况下,呈现出绿色;当PM 2.5上升到12.5至35.4时,则会转变成黄色;PM2.5介于35.5到55.4时,口罩颜色会呈橘色;PM2.5超过55.42则以红色呈现,以提醒使用者当下空气质量对所有人都非常不健康。


  日本发明“智能皮肤” 嵌384枚超薄LED灯


  据日本媒体报道,东京大学教授染谷隆夫(电子工程学)的研究团队成功研发出了一种可褶皱可拉伸的超薄LED显示屏幕,主要用于医疗系统,患者佩戴后可以测量和显示佩戴者的心率数据。



  这种显示屏幕由柔韧透气的类似橡胶模材料制成,最大拉伸长度可以达到原来长度的145%,其上搭载了384个发红光的小型LED,通过纳米电极和可伸缩布线来控制显示信号。


  屏幕的可显示的部分长约3.8至6.4厘米,宽度为5.8至9.6厘米,相当于一张名片大小,患者佩戴后可以快速了解到自己当前的身体状况。


  这种屏幕经过褶皱加工,在测试环节在1万次伸缩实验后,LED也未损坏,能正常显示短片。


  由于显示屏需另配电池,所以参与共同研究的大日本印刷公司计划进行小型化等改良,希望3年后能以数万日元左右的价格达到商品化。


  可挠性垂直Micro LED可用于生物治疗


  据报导,由材料科学和工程系的李教授 Keon Jae以及生物科学系教授Daesoo Kim带领的研究团队,透过使用基于各向异性导电胶膜的转移及互连技术,开发出可挠性垂直Micro LED(微发光二极管)(f——VLEDs)技术。同时,该团队还透过此Micro LED技术的光遗传刺激,成功控制了动物行为。


  得益于超低功耗、快速反应速度和优越灵活性等特点,可挠性Micro LED已成为下一代显示器的强大候选者。但是,以往的Micro LED技术面临元件效率差、热可靠性低、高分辨率Micro LED显示器互连技术不足等关键性问题。


  报导指出,该研究团队透过ACF黏合技术的精确对准,采用同步传输和互连技术,设计出新的转移设备并制造出一个f——VLED阵列(50×50)。与横向 Micro LED 相比,这些f——VLED的光学功率密度(30 mW/mm2)高出3倍,且可透过减少薄膜LED内部的热发生量来提高热可靠性及延长工作寿命。


  (Source: KAIST )


  据悉,这些f——VLEDs(厚度:5 微米;尺寸:80 微米以下)适用对神经元细胞和大脑行为进行光遗传控制。与触发大脑所有神经元的电刺激相反,光遗传控制能刺激大脑局部皮层区域内的特定兴奋性或抑制性神经元,有利于实现精确分析,以及高分辨率动物大脑的映射和神经元调节。


  研究过程中,该团队将新发明的f——VLEDs 植入老鼠头盖骨和其大脑表面之间的狭窄空间,并透过照亮大脑表面深处二维皮层区域上的运动神经元,成功控制了老鼠的行为。


  据李教授介绍,此类可挠性垂直Micro LED可用于低功耗智能手表 、行动设备显示器和可穿戴式照明产品。此外,这种可挠性光电元件也适用脑科学、光治疗及隐形眼镜生物感测器等生物医学应用。


  挪威推出感应式LED路灯


  挪威的部分公路安装了可以自主调节光线强弱的感应式路灯,以进一步节能减排。据悉,车灯被安装在了奥斯陆郊外的霍勒(Hole)附近,一条长5英里(8公里)的公路两旁。这些感应式LED路灯在没有汽车、自行车或行人经过的时候可以将亮度减弱20%;当雷达传感器探测到有车辆经过时,灯光亮度将调至100%。



  据称,安装感应式路灯后每周可以节能2100千瓦时,同时相比其它种类的路灯,LED灯有助于降低排放,更为环保。除新型路灯以外,挪威也在其他领域积极开展节能环保的尝试。


  智能型隐形眼镜测血糖


  韩国蔚山科学技术院(UNIST)研究团队研发出一款智能型隐形眼镜,由血糖传感器、无线电源传输电路和LED组成。该隐形眼镜通过监测糖尿病患者泪液中的葡萄糖浓度来监测血糖水平,并通过嵌入式LED屏幕实时显示结果。



  (图片来源:UNIST)


  此外,imec也与根特大学和隐形眼镜厂商SEED合作,研发出一种结合LED灯和隐形眼镜的产品。该产品将换能器结合到镜片中,用于诊断和治疗眼部疾病。他们还提出隐形镜片的应用可以更广泛,如在眼部治疗中输送药物。



  (图片来源:imec)


  植入式LED装置治疗癌症


  日本早稻田大学(Waseda University)还将LED用于治疗癌症。据悉,该学校的研究团队开发出一个LED可植入式装置,由LED芯片与生物粘附奈米薄片组成通过光疗成功缩小鼠体内的肿瘤。



  (图片来源:早稻田大学)


  该可植入式装置是采用节拍式光动力疗法,用于动物组织内表面,并释放低强度的照射来治疗靶向性病变,从而达到治疗目的。该疗法是采用低剂量特殊药物及特殊照明以杀死癌细胞的长期治疗方法。通过直接在靶向性病变处使用节拍式光动力疗法。可以减少对健康区域的影响。

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