《半导体照明》PPT课件.ppt

半导体照明,-照明领域的又一次革命,一、人类照明的历史,火人类的文明,灯延续历史几千年,灯延续历史几千年,二、电光源的历史,1879年爱迪生发明白炽灯,荧光灯将电光源带入新天地,三、半导体发光二极管,半导体发光二极管,照明的革命,四、第三代半导体材料,半导体材料的分代,以硅Si为代表的半导体材料为第一代半导体材料 以砷化镓GaAs为代表的化合物半导体材料为第二代半导体材料 以氮化镓GaN为代表的宽带隙化合物半导体材料为第三代半导体材料,GaN半导体材料特点,宽带隙化合物半导体材料，有很高的禁带宽度（2.36.2eV)，可以覆盖红、黄、绿、蓝、紫和紫外光谱范围 ，是到目前为止其它任何半导体材料都无法达到的 高频特性，可以达到300G Hz（硅为10G，砷化镓为80G）,GaN半导体材料特点,高温特性，在300正常工作（非常适用于航天、军事和其它高温环境） 耐酸、耐碱、耐腐蚀（可用于恶劣环境） 高压特性（耐冲击，可靠性高） 大功率（对通讯设备是非常渴望的）,GaN外延片生产,通过MOCVD进行GaN单晶膜外延生长 用蓝宝石为衬底材料 用高纯氨气提供氮源 用金属有机源提供镓、铟、铝源 通过金属有机源化学气相沉积的方法 进行生长,方大集团于2001年9月在国内第一个 生产出GaN基LED外延片,方大集团6X2MOCVD设备,GaN基蓝绿光LED芯片,GaN基大功率蓝光LED芯片,GaN半导体光电器件应用,蓝、绿光LED 全彩色大屏幕 交通信号灯 背光源、仪器仪表指示灯 景观光源,室外大LED全彩色屏幕,LED交通信号灯,城市建筑装饰灯光工程,花旗银行大厦,GaN半导体光电器件应用,蓝光激光器（BLD） 蓝光DVD，双面双密度容量为20G，取代现有红 光DVD，是以后数字电视存储的必由之路 激光打印和显示，生物医疗仪器和设备 ，光谱测量系统 可用于军事领域，450550nm的蓝-绿光波段对海水是透光的，所以BLD可通过空间卫星、机载平台直接用来对海底潜艇通信，大大提高潜艇的隐蔽性和保密性。这是军事部门长久渴望实现的技术手段。,中国汉级核潜艇,索尼全球首台蓝光DVD刻录机BDZ-S7,五、半导体照明的来临,优异的性能,白光LED 固体冷光源，效率高，绿色环保 寿命长，可以达到10万小时（连续10年） 低电压工作 是照明领域的又一次革命,白光LED的构成方式,1、通过LED红绿蓝的三基色多芯片组和发光合成白光。 优点：效率高、色温可控、显色性较好。 缺点：三基色光衰不同导致色温不稳定、控制电路较复杂、成本较高。 2、蓝光LED芯片激发黄色荧光粉，由LED蓝光和荧光粉发出的黄绿光合成白光，为改善显色性能还可以在其中加少量红色荧光粉或同时加适量绿色、红色荧光粉。 优点：效率高、制备简单、温度稳定性较好、显色性较好。 缺点：一致性差、色温随角度变化。 3、紫外光LED芯片激发荧光粉发出三基色合成白光。 优点：显色性好、制备简单。 缺点：目前，LED芯片效率较低，有紫外光泄漏问题，荧光粉温度稳定性问题有待解决。,一种白色LED的结构示意图,白光LED照明整体效益分析,照明占电力需求18%； 未来15年, LED 照明将减少50%电力需求，减少 200 万吨的二氧化碳排放； 目标: 2007 年取代白炽灯，2012 年取代荧光灯,美国国家半导体照明计划,从2000年起国家投资5亿美元 到2010年 55%的白炽灯和荧光灯被半导体灯取代 每年节电达350亿美元 2015年形成每年500亿美元的半导体照明产业市场,日本21世纪照明计划,投入资金50亿日元 到2007年 30%的白炽灯被置换为半导体照明灯,欧盟的彩虹计划,应用半导体照明实现： 高效 节能 不使用有害环境的材料 模拟自然光,韩国“固态照明计划”,2004年-2008年韩国政府计划投入1亿美元，企业提供30%的配套资金，近期开始实施，预计2008年LED的发光效率达到80lm/W,中国专家的呼吁,我国有近百名专家（两院院士）联名向国务院呼吁，以三峡工程的5%费用，支持我国的半导体照明产业，用5-10年的时间的努力，1/3照明应用半导体照明，每年可以节约的电量1000亿度，多于一个三峡水电站的发电量（800亿度） 国家启动国家半导体照明工程,六、半导体照明发展现状,部分领域已经应用,目前已经应用在： 室内特殊照明手电筒闪光灯装饰灯 液晶显示器(LCD)、便携式电子产品(PDA，移动电话)背光源 汽车内部、车灯及驾驶面板照明 高楼建筑物及广场探照灯 剧场舞台灯投影灯源,LED在汽车中的应用,LED在汽车中的应用,LED在汽车中的应用,已经走近我们的生活,已经走近我们的生活,白色LED照明灯,地砖灯,礼品灯,手电筒,白光LED射灯,可与目前普通灯具互换的LED白光灯,LED应用产品(LED Bulb),LED应用产品(花园灯),LED应用产品(天花灯),LED应用产品(地灯),LED工程应用实例,“衡器” 高6米，重250Kg,20000颗超高亮白光LED将“衡器”点缀的通体透明,总功率1200W,在众多普通照明的衬托下更引人注目,标志着LED光源进入新的里程碑,存在的问题,价格过高 发光效率还不够高 性价比低 还不到民众普及的时刻 半导体照明的寿命实际上还涉及多方面的问题，与10万小时的理论寿命有差距 专利争议,美国小公司挖专利大坑三星继诺基亚 再度落马,该公司曾频频出击，除诺基亚和三星电子外，与爱立信等公司都有过长期的专利权侵犯诉讼案，而诸如松下、三洋等知名公司均与其有专利授权使用协议。 InterDigital去年上半年营收为2580万美元，盈余310万美元。而在当年底打赢诺基亚官司后获益大增，公司在今年5月预测第二季营收为2.91-2.93亿美元，其中计入了诺基亚支付的2.53亿美元。,据韩联社报道，根据一项美国地方法院调解裁定，三星电子将向美国无线网络软件及芯片开发企业InterDigital Communications公司支付1.34亿美元的专利使用费。去年12月，美国法院同样判定诺基亚因专利问题应向InterDigital支付2.53亿美元。 InterDigital位于美国宾夕法尼亚州，其绝大部分收入来自移动领域内其他公司缴纳 的专利使用费。InterDigital网站宣称，公司是全球无线标准的主要制订者，持有多项专利技术，并授权给全球的2G、2.5G、3G与802产品制造商。此外，该公司还为3G多模终端与汇聚产品提供基带解决方案和协议软件。,七、未来的前景,未来的指标,发光效率达到 200 ml/w 显色指数接近 100% 新的半导体材料和技术会进一步发展 价格下降，为百姓所接受,进入主流光源是必然趋势,没有人怀疑 国内外的传统照明企业都非常积极 真正进入绿色照明 产业链条已经形成，互动作用明显,抓住新机遇,一场革命带来新的危机 一场革命带来新的机遇 新的行业的诞生 衍生产品创造新的精彩世界 抓住机遇，迎接挑战,中国在此领域的发展,有多家公司参与 在半导体领域中与国际水平最接近，基本上与国际水平同步发展，有部分领先 方大集团在国内处于领先地位，特别是大功芯片 光电国家实验室,深圳制出新型LED照明光源赢得 海外客户大订单,由深圳市邦贝尔电子有限公司自行研制的新型LED照明光源通过了有关部门组织的专家鉴定。 由于首创集合式封装和一体化设计，且较普通白炽灯节电80%，邦贝尔公司的新型LED照明光源甫一面市便赢得海外客户的青睐，目前已接到2亿多元的出口订单。 技术达国际先进水平 经权威检测，该产品具有节电、寿命长、无辐射、无频闪等优点，获得了评审专家的一致好评，认为其技术已达到国际先进水平。 年收入有望达5亿元,湖北省科技厅领导考察武汉光电国家实验室LED联合研发基地,新型大功率高亮度LED路灯在 武汉研制成功,近日，由武汉光电国家实验室（筹）微光机电系统研究部、华中科技大学机械学院和能源学院合作，研制成功96W新型大功率高亮度LED路灯。该LED路灯采用自主研发的多项专利技术，性能达到或超过国家路灯相关技术标准，具有较高的技术水平。 此次研制的96W大功率高亮度LED路灯采用自主研发的专利技术，每个LED光源模块可根据各种道路照明的标准做出调整，满足不同场合的应用要求，具有广泛的应用前景。微光机电系统研究部将继续致力于开发新型LED照明光源，为提升我国LED技术水平，推进“国家半导体照明工程”做出更大的贡献。,1500W世界最大功率LED光源在 武汉成功封装,近日，由武汉光电国家实验室（筹）微光机电系统研究部、华中科技大学机械学院微系统中心和能源学院合作，共同封装出1500W超大功率LED光源。此光源是目前世界上已知最大功率的LED光源，在国际上处于领先水平。 此次研制的1500W超大功率LED光源采用自主研发的专利技术，开发出了具有核心竞争力的封装技术，具有自主知识产权。微光机电系统研究部将继续致力于开发新型LED照明光源，为提升我国LED技术水平，推进半导体照明工程做出更大的贡献。,1500W世界最大功率LED光源在 武汉成功封装,刘胜教授参加LED及其产品应用评价 问题研讨会,11月8日至10日，LED及其产品应用评价问题研讨会在杭州举行，华中科技大学光电国家实验室微光机