半导体照明--照明领域的又一次革命

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 3 6 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300GHz 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 450 550nm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 LEDBulb 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InterDigitalCommunications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200ml 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