led半导体照明的发展与应用

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1、LED半导体照明的发展与应用者按：半导体技术在上个I比纪下半叶引发的一场微电子革命，催生了微电子工业和高科技IT产业，改变了整个世界的面貌。今天，化合物半导体技术的迅猛发展和不断突破，正孕育着一场新的革命一一照明革命。新一代照明光源半导体LED,以传统光源所没有的优点引发了照明产业技术和应用的革命。半导体LED固态光源替代传统照明光源是大势所趋。1、LED半导体照明的机遇（1）全球性的能源短缺和环境污染在经济高速发展的中国表现得尤为突出，节能和环保是中国实现社会经济可持续发展所急蛊解决的问题。作为能源消耗大户的照明领域，必须寻找可以替

2、代传统光源的新一代节能坏保的绿色光源。（2）半导体LED是当今世界上最有可能替代传统光源的新一代光源。其具有如下优点：①高效低耗，节能环保；②低压驱动，响应速度快安全性高；③固体化封装，耐振动，体积小，便于装配组合；④可见光区内颜色全系列化，色温、色纯、显色性、光指向性良好，便于照明应用组合;⑤直流驱动，无频闪，用于照明有利于保护人眼视力；⑥使用寿命长。（3）现阶段LED的发光效率偏低和光通量成本偏高是制约其大规模进入照明领域的两大瓶颈。目前LED的应用领域主要集屮在信号指示、智能显示、汽车灯具、景观照明和特殊照明领域等。但是，化合物

3、半导体技术的迅猛发展和关键技术的即将突破，使今天成为大力发展半导体照明产业的最佳时机。2003年我国人均GDP首次突破1000美元大关,经济实力得到了进一步的增强，市场上已经初步具备了接受较高光通量成本（初始成本）光源的能力。在未来的10〜20年内，用半导体LED作为光源的固态照明灯，将逐渐取代传统的照明灯。（4）各国政府予以髙度重视，相继推出半导体照明计划，已形成世界性的半导体照明技术合围突破的态势。①美国：“下一代照明计划”时间是2000〜2010年投资5亿美元。美国半导体照明发展蓝图如表1所示；②日本：“21世纪的照明计划”，将

4、耗费60亿日元推行半导体照明目标是在2006年用白光LED替代50%的传统照明；③欧盟：“彩虹计划”已在2000年7月启动通过欧共体的资助推广应用白光LED照明；④中国：2003年6月17日，由科技部牵头成立了跨部门、跨地区、跨行业的“国家半导体照明工程协调领导小组”。从协调领导小组成立之日到2005年年底之前，将是半导体照明工程项目的紧急启动期。从2006年的“十一五”开始，国家将把半导体照明工程作为一个重大项目进行推动；（5）我国的半导体LED产业链经过多年的发展已相对完善，具备了一定的发展基础。同时，我国又是照明灯具产业的大国，

5、只要政府和业界协调整合好，发展半导体LED照明产业是大有可为的；2LED的发展历程（如图1所示）2.1LED技术突破的历程（1）1962年，GE、Monsanto、IBM的联合实验室开发出发红光的磷碑化稼（GaAsP）半导体化合物，从此可见光发光二极管步入商业化发展进程；（2）1965年，全球第一款商用化发光二极管诞生，它是用诸材料制成的可发出红外光的LED,当时的单价约为45美元。其后不久，Monsanto和惠普公司推出了用GaAsP材料制作的商用化红色LED。这种LED的效率大约为0・11m/W,比一般的60〜100W白炽灯的（1

6、51m/W）要低上100多倍；（3）1968年，LED的研发取得了突破性进展，利用氮掺杂工艺使GaAsP器件的效率达到了1lm/W,并且能够发出红光、橙光和黄色光；（4）1971年，业界又推出了具有相同效率的GaP绿色芯片LED；（5）至020世纪70年代，由于LED器件在家庭与办公设备中的大量应用，LED的价格直线下跌。事实上，LED在那个时代主打的是数字与文字显示技术领域；（6）20世纪80年代早期的重大技术突破是开发出了AlGaAsLED，它能以101m/W的发光效率发出红光。这一技术进步使LED能够应用于室外信息发布以及汽车高

7、位刹车灯（CHMSL）设备；（7）1990年，业界又开发出了能够提供相当于最好的红色器件性能的A1InGaP技术，这比当时标准的GaAsP器件性能要高出10倍；（8）今天，效率最高的LED是用透明衬底A1InGaP材料做的。在1991〜2001年期间，材料技术、芯片尺寸和外形方面的进一步发展使商用化LED的光通量提高了将近30倍；（9）1994年，日本科学家中村修二在GaN基片上研制出了第一只蓝色光二极管，由此引发了对GaN基LED研究和开发的热潮;（10）20世纪90年代后期，研制出通过蓝光激发YAG荧光粉产生白光的LED,但色泽不

8、均匀，使用寿命短，价格高。近年来随着技术的不断进步，白光LED的发展相当迅速，其发光效率已经达到301m/W,实验室研究成果可以达到601m/W,大大超过白炽灯，并向荧光灯逼近；2.2LED封装形式的发展历程（如图2所示