LED照明公司项目分析报告

1、LED照明公司项目分析报告一. 目录一. 目录2二. 序言35三.LED技术分析.518四.LED市场分析.1923五.LED产品分析.2446六.LED产品生产工艺分析.46七.LED工厂建立方案八.小结二. 序言 LED,又 称 发 光 二 极 管,是 在 半 导 体 p N结 处 施 以 正 向 电 流 时 发 出 可 见 光 、 红 外 光 、 紫 外 光 的 半 导 体 发 光 器 件 。同传统光源相比,LED光源具有以下优点:1. 体积小,亮度集中;2. 节能,省电90%以上;3. 寿命长,光衰小;4. 单色性好.如上图所示,在未来的几十年内,LED(发光二极管)的光效将飞速发展,

2、达到甚至超过目前已有的各类传统光源,其它各项性能指标也正在不断提高,因此在技术上LED光源代替传统光源在技术上是完全可行的.而且随着制造技术的成熟,LED产品的单价正在不断下降.如下表所示:到2020年LED产品的光效将达到200lm/w,寿命,显色性及单灯输出光通量将比现有产品大幅提高,但是产品价格将只有2002年产品价格水平的1%.全球照明电力需求占电力总需求18% ,在未来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.美国参议院批准下一代照明法案 (参议院能源法案第1213号)，10年内每年拨款$5000万美元用于推动 LED 照明 .而且明确提出目标: 2

3、007 年取代白炽灯，2012 年取代荧光灯.如下图简介:与会美国能源专家预测:到2020年,美国LED照明产品将代替70%的传统照明产品;而日本的同期目标为以LED照明产品完全代替常规格照明产品;中国政府的目标则为15%的替代. LED照明技术的出现被称为照明史上的第三次技术飞跃, LED具有体积小，使用可进行平面封装，或根据使用环境或状况使用多颗或进行多种组合，并且具有发热量低，发光寿命长（5万小时以上）、不易破，极具耐震与耐冲击性，可在较恶劣的情况下使用等特性。LED发光效率高，省电、无辐射、不含水银等重金属，无污染及废弃物处理问题等众多优点，被视为“绿色照明光源”的明日之星，LED照明

4、产业的发展将影响到一个国家和地区的能源战略和环保战略，因此，各个国家纷纷进行将LED半导体照明产业作为国家重大发展计划进行支持，台湾地区也投入巨资进行研究和开发。国际性大公司如GE、西门子、飞利浦、惠普等都已积极投入LED的研发生产。LED照明产品的市场，是被LED业界最被看好的具有强大市场潜力的市场。全球照明光源市场平均每年以5%的成长率稳定爬升,而中国作为全球照明产品的需求国和出口国,2003年中国照明产品的国内销售额约为500亿人民币，出口额则达到了50亿美元.其中LED照明产品所占比重也逐年增加. 在世界照明工业的重大转型和半导体照明新兴产业的崛起之时，能迅速做出反应，抓住历史机遇，有

5、效地整合社会资源和企业资源，扬长避短，高起点，快速度、高水平地投资建设LED照明企业,将是一个明智的选择.三. LED技术分析LED照明产业是一个新兴产业,相关技术对许多人并不熟悉,以下将对LED相关技术进行一些较为详细地介绍,不仅使大家对本报告有更好地了解,也因为这些技术同LED应用照明技术息息相关,掌握好这些,并能在相关产品设计中合理应用,将使相关照明产品得到很好地质量保证. 照明用LED芯片技术LED,又 称 发 光 二 极 管,是 在 半 导 体 p N结 处 施 以 正 向 电 流 时 发 出 可 见 光 、 红 外 光 、 紫 外 光 的 半 导 体 发 光 器 件 。其核心部分半

6、 导 体 p N结,被人们称之为芯片,加工原理是在蓝宝石基片上外 延 成 长长出化合物 半 导 体 发 光 材料晶体,再焊上金丝做导线.目 前 实 用 化 的 化 合 物 半 导 体 发 光 材 料 是 以 A族 元 素 的 材 料 为 主 要 的 发 光 材 料 。白光LED具有体积小，使用可进行平面封装，或根据使用环境或状况使用多颗或进行多种组合，并且具有发热量低，发光寿命长（5万小时以上）、不易破，极具耐震与耐冲击性，可在较恶劣的情况下使用等特性。白光LED发光效率高，省电、无辐射、不含水银等重金属，无污染及废弃物处理问题等众多优点，被视为“绿色照明光源”的明日之星，在不久的将来，将取代

7、目前为照明市场的主流白炽灯泡及荧（日）光灯。以下将重点对白光LED的芯片制造技术作些介绍.白光LED发光原理白光LED发光的方式主要按使用LED发光二极管的使用数量可以分为单晶型和多晶型两种类型。第一种是单晶型，即一只单色的LED发光二极管加上相应的荧光粉产生白光，另一种方式是紫外光LED激发RGB三波长荧粉来产生白光。许多厂商主要从事白光LED的研究，通常都先从蓝光LED开始研发及量产，有了蓝光LED的技术之后再开始研发白光LED，然而目前最常用蓝光LED激发黄色荧光粉来产生白光，但是用蓝光LED来发白光的方式的发光效率仍然不足，许多厂商开始向另外一个方向就是往紫外光LED来发展，利用紫外光

8、LED加RGB三波长荧光粉来达到白光的效果，其发光效率比蓝光好上许多。而紫外光LED加RGB三波长荧光粉的方法，则关键技术在高效率的荧光体合成法，也就是如何把荧光粉有效的附着在晶粒上的一项技术。另一种是多晶型 ，即使用两个或两个以上的互补的2色LED发光二极管或把3原色LED发光二极管做混光而形成白光。采用多晶型的产生白光的方式，因为不同的色彩的LED发光二极管的驱动电压、发光输出、温度特性及寿命各不相同，因此在使用多晶型LED发光二极管的方式产生白光，比单晶型LED产生白光的方式复杂，也因LED发光二极管的数量多，也使得多晶型LED的成本亦较高；若采用单晶型，则只要用一种单色LED发光二极管

9、元素即可，而且在驱动电路上的设计会较为容易。因此，现在很多厂商均把单晶型LED作为白光LED发展方向。表3.1.1、白光发展原理方法蓝光加荧光粉紫外光LEDRGB多晶型其它InGaN/YAG荧光粉InGaN/RGB荧光粉蓝（InGaN+绿光+红光蓝宝石为基板，ZnSe为材料，发出白光原理以蓝光激发荧光粉以紫外光激发三原色荧光粉三原色成一组用蓝光与其它色混成白光问题专利权与色偏专利权，易变暗成本较高专利权由 于 化 合 物 半 导 体 外 延 成 长 技 术 和 发 光 器 件 制 造 工 艺 技 术 的 急 速 发 展 ， 开 发 了 光 电 转 换 效 率 非 常 高 的 发 光 二 极 管

10、 ， 发 光 范 围 遍 及 红 色 到 蓝 色 的 可 见 光 ， 甚 至 可 发 出 红 外 光 和 紫 外 光 。 特 别 是 采 用 氮 化 物 半 导 体 InGaN的 蓝 色 LED的 实 用 化 ， 将 10cd以 上 的 高 亮 度 的 蓝 色 LED与 钇 铝 石 榴 石 荧 光 粉 (YAG： 添 加 Ce的 钇 、 铝 石 榴 石 )组 合 在 一 起 ， 开 发 出 光 效 达 20 lm/W以 上 的 白 色 LED(目前市场上已有相关产品,其中白色LED光效达到25lm/W,红橙色LED光效达到55lm/W,该产品被称为POWER LED,即大功率LED ,目前已有

11、1W至5W产品面市)。 不 仅 如 此 ， 对 于 发 光 在 短 波 长 区 域 的 紫 外 光 LED， 通 过 与 荧 光 粉 的 适 当 配 合 ， 改 进 器件 的 结 构 ， 也 可 开 发 出 用 于 照 明 的 白 色 LED。更高光效的大功率LED也不断地被研制出来. 照明用LED芯片封装技术LED芯片封装是将LED芯片封装成各种方便客户使用的形式,即为芯片加上插脚和绝缘部分,有时为了保证LED的寿命和光效的稳定,还需为芯片装上散热结构. 市场上有上千种LED，常规的有直径为3毫米和5毫米穿孔（TH）型LED和表面贴装（SMD）LED。SMDLED 常用于仪表板的背光照明。上

12、述这些LED的工作电流都很小，一般只有20毫安，功率只有几十毫瓦，光通量当然就很低了。20世纪90年代后期，出现了所谓超高光通量（Super Flux）的LED。主要是改进了散热措施，Super Flux LED可以工作于70毫安。另一种更高性能的LED是LumiLeds的Snap LED。此种LED可以在150毫安下工作，而仍维持高效可靠。真正的大功率LED的先锋是LumiLeds于1998年推出的Luxeon系列的产品（见图5c和d）。该LED的主要特征是其芯片尺寸更大。5毫米LED的芯片面积约0.06（毫米）2 ，Super Flux LED的芯片面积只有约0.12（毫米）2 ，而1瓦

13、Luxeon LED芯片的尺寸达到1（毫米）2 。但简单地依靠增大芯片的面积并不能实现LED芯片的大功率化。其主要原因是随着输入功率的增大，LED的发热增加，使芯片的温度升高，造成LED可靠性下降，光输出效率低。据报道TSAlGaAs和AlInGaP LED在55时的光输出比25时下降了约30%。另外芯片的温度不能超过125。LED芯片的温度Tj 可由下式求出：Tj = Ta + Qja .P式中，Ta为环境温度，P为LED的功率（瓦）；Qja 为芯片和环境之间的热阻，其单位为度/瓦。显然，要想有效地降低芯片的温度，就必须尽可能减少热阻Qja。因此，如何解决好散热的问题就成为制作大功率LED的

14、关键，我们通过对封装技术的改进，采用大的金属片来增加散热，十分有效地降低了封装的热阻，使其从300度/瓦降到低于15度/瓦。也就是说使热阻降低了20倍，依靠这一技术,我们可以使 1瓦红色LED的光效达55流明/瓦,绿色光效为30流明/瓦，蓝色也有10流明/瓦。现在可以使5瓦白光LED的光通量已超过120流明。而且，散热技术的改进使大功率LED的光维持性能比普通LED还要好，图6的曲线就说明这一点。为了使LED的功率做得更大，还需要进一步改进封装和灯具设计，使Qja减少到10度/瓦以下。LED工作时PN结的结温对LED的光通量、颜色和输入电压都有一定程度的影响，而结温主要受环境温度和输入电功率的

15、自加热效应影响。1. 结温对光通量的影响LED的光通量与温度的函数关系可以表示如下V（T2）=V （T1）ekTj其中：v（T1）= 结温T1时的光通量 v（T2）= 结温T2时的光通量 K = 温度系数Tj =结温的改变量（T2 - T1）几种典型的高亮度LED温度系数见表1对于吸收衬底（AS）和透明衬底（TS）红橙色A1InGaPLED,光通量随温度升高而衰减。我们知道温度对光通量的影响很大，温度75时LED输出光通量只有室温的一半左右，因此在LED组件设计时必须将温度对光通量的影响考虑进去。2.主波长（颜色）随结温的变化结温也会影响到LED的主波长（颜色）。主波长随温度的变化关系可以表示

16、如下：d(T2)=d(T1)+ Tj.0.1(nm/)其中d（T1）= 结温T1时主波长d（T2）= 结温T2时主波长有一个很容易记住的关系是结温每升高10，主波长增加1nm。因为红色LED汽车信号灯颜色的允许范围非常宽（大约为90nm），在设计时颜色的变化不是很重要，但是，在设计黄色汽车信号灯时，必须考虑到颜色的漂移（根据地区规定的不同，黄色LED信号灯允许的波长范围在5-10nm）表3.1.2 高亮度LED材料的温度系数LED Material TypeTemperatureCoefficient,kAS AllnGaPO,Amber9.5210-3AS AllnGaP,Amber1.11

17、10-2TS AllnGaP,Red-Orange9.5210-3TS AllnGaP,Amber1.1110-23. 温度导致LED失效典型的LED由光学透明的环氧树脂封装。温度升高到环氧树脂玻璃转换温度Tg时，环氧树脂由刚性的、类似玻璃的固体材料转换成有弹性的材料。通常情况，在玻璃转换温度Tg，环氧树脂的热膨胀系数（CTE）会有很大变化，Tg位于热膨胀系数剧烈变化区域的正中间.为了避免LED突然失效，结温T应该始终保持在封装树脂的Tg以下。HP定义的最大结温T(max)就低于封装树脂的玻璃T,对于Super Flu LEDs,T(max) = 125.如果温度超过了T(max),封装树脂的

18、CTE将会发生很大变化,一个大的热膨胀系数(CTE)使得封装树脂在温度变化的过程中,膨胀和收缩加剧,这将导致金线(或铝线)键合点位移增大,金线(或铝线)过早疲劳和损坏.造成LED开路和突然失效. 传统的照明器件不存在散热的问题，白炽灯、荧光灯器件在使用过程中灯丝达到非常高的温度，发出的光包含红外线，可以通过辐射的方法散发热量。如白炽灯泡85%90%的热量是通过辐射放出的。但是LED发光机理不同，是靠电子在能带间跃迁产生光，其光谱中不包含红外部分，所以其热量不能靠辐射散出。所以说LED是冷光源。但是，目前LED的发光效率仅能达到10%20%，也就是说，还有80%90%的能量转换成了热量。为了保证

19、器件的寿命，一般要求结温度在110以下，所以散热对LED意义重大。而LED一般靠环氧树脂封装，环氧树脂的导热能力非常差，热量只能靠芯片下面的引脚散出。传统管芯（20mA）功率小，需要散热也小，因而散热问题并不严重。目前制作的大功率白光LED其芯片尺寸大多在1mm*1mm以上，单个器件的耗散功率在1瓦以上，如果简单地把封装尺寸也按比例放大，芯片的热量不能散出去，会加速芯片和荧光粉的老化，还可能导致倒装焊的焊锡融化，使芯片失效，而且，当温度上升时，LED色度变差。这是因为随着温度上升，蓝光的发光峰值向长波长方向移动，这与InGaN半导体禁带宽度随温度的变化相同，而YAG荧光粉对460mm的光最敏感

20、，随着蓝光波长的红移，YAG荧光粉吸收率下降，总的发光强度会减少，白光色度变差。因此，如何改进封装结构以适应芯片面积 不断增大带来的散热问题，就成为大功率LED封装首要考虑的问题；解决热问题的方法主要有两种： 善GaN片子的质量，提高内量子效率，提高芯片的发光效率，从根本上减少热量的产生。 进LED的结构，使热量更容易散出来。在封装方面，主要采用以下方帮助散热：a 用倒装焊的结构（见下图），利用Si sub mount来散热，因为Si是热的良导体，其效果要远远好于正面的片子靠sapphire来散热;b 用极薄的导热胶将GaN 芯片粘在15.5mm的散热片上;c 使用中将封装好的LED固定在合适

21、的散热片上。图3.1 大功率LED封装示意图 LED应用照明技术LED照明产品作为传统照明产品的替代品,有许多制造技术可以从传统照明产品上借鉴,甚至是照搬,比如外观设计,防水防尘处理,安全标准地建立等,但LED照明产品也有许多不同于传统照明的特性,要生产出质量可靠的LED照明产品,就必须牢牢掌握以下LED照明产品应用技术. 1.散热技术传统的照明器件不存在散热的问题，白炽灯、荧光灯器件在使用过程中灯丝达到非常高的温度，发出的光包含红外线，可以通过辐射的方法散发热量。如白炽灯泡85%90%的热量是通过辐射放出的。而LED发光机理不同，是靠电子在能带间跃迁产生光，其光谱中不包含红外部分，所以其热量

22、不能靠辐射散出。但是，目前LED的发光效率仅能达到10%20%，也就是说，还有80%90%的能量转换成了热量。为了保证器件的寿命，一般要求结温度在110以下，所以散热对LED意义重大。目前的LED照明产品的光源通常由许多普通小功率LED集中在一起组成,或者由单颗甚至一组大功率的LED组成,而这些光源往往被安装在一个通风条件不是特别好(甚至是密闭)的灯具中,产生的热量不能及时有效地散出,为此常常导致LED PN结的结温升高,从而导致LED的光效降低,色温偏离,降低灯具的使用寿命,还可能造成LED开路及完全失效,严重时,也可能使塑料零件燃烧,引发火灾.因此设计LED照明产品时,首先应考虑的问题应该

23、是:如何将LED光源产生的热量及时导出,使产品安全地工作.目前最常见的LED照明产品通常由多颗电流为20mA的小功率LED组成,会使光线更集中,这些LED在焊接时,彼此之间的距离通常都很小,而且安装PCB板的空间尺寸有限,此种LED一般靠环氧树脂封装，环氧树脂的导热能力非常差，热量只能靠芯片下面的引脚散出,这样许多颗LED产生的热量都会集中到PCB上,PCB不能将这些热量及时地散发出去,整个产品的温度越来越高,很快LED的光效便会降低,此时产生的热量再次增多,接着就会出现LED失效的现象,这种情况短时间不会出现,经常是在经过工厂地多种品质检验后合格的产品,到客户使用时就会出现.我们不难发现解决

24、此问题的关键是将此类照明产品中的热量及时排出,常用的解决途径有:增大LED焊盘的尺寸,这样有效地增大单颗LED的散热面积;加大灯具内部空间,并在灯具表面上开一些散热孔,使灯具内外的空气能够流通(与此同时一定要注意电气安全问题);如果可以尽量采用金属外壳,利用导热性能良好地绝缘材料将PCB上的热量及时传导到金属壳上,再通过金属壳迅速散发;减少LED的数量,加大LED之间的距离.目前单颗小功率LED产生的热量其实是很有限的,只需在集中使用时设计好散热结构,一般不会产生太大的不良后果,但是单颗大功率LED(每颗功率1至5W)产生的热量是很多的(差不多有80%的能量转化成热能),即使在芯片上封装上了铝

25、基板,也不能将热量充分散发,我们曾作过测试,即使是LXEON公司生产的大功率LED,在室温25时工作,通常其光效只会有其宣称的光效值的一半左右的水平.为此在设计该类产品时,我们往往采用金属材料作为灯具外壳,而且直接将铝基板安装在壳体上,为了加大散热面积,通常我们还会在金属壳体上加上大量的散热筋,以使LED芯片上的热量能及时有效地迅速散发.图3.2如上图所示，在该款产品里，通过采用纯铝基板与加大散热面积的金属外壳进行良好的散热,此款使用了三颗1W大功率LED的产品的,LED铝基板上的温度不超过35, 灯具效率可达到75%以上.1. 电源驱动技术LED是电流驱动的器件，在亮度达到饱和以前，其亮度与

26、正向电流成正比关系。常规小功率LED一般采用升压式电荷泵变换器和升压方式DC DC变换器线路即可实现驱动,线路设计没有什么难度,因此目前该类产品的生产厂家很多.但功率的急剧增加使得大功率LED在驱动解决方案上遇到了一些新的问题。首先，大功率LED与传统的LED一样都是电流驱动器件，对电压的波动反映比较敏感。LED在其工作点附近，I V曲线十分陡峭。电压变化0.1V，电流变化超过50mA，所以大功率LED需要恒电流驱动。其次，驱动电路必须能够输出较大的功率，因此传统小尺寸芯片采取的升压式电荷泵变换器和升压方式DC DC变换器不再适用。同时，必须考虑LED驱动的可靠性问题。串并联陈列的驱动，就必须

27、考虑器件间电流电压的平衡，原因是目前大功率LED管芯制作技术还不成熟，器件的均匀性和可靠性都还有待于提高，即使是点参数非常一致的出厂产品，其衰减特性的不一致性，都会造成I V曲线的差异，使得简单串并联器件间电流失衡而损坏器件。另外还须考虑电压浪涌对器件的破坏。针对这种情况我们设计了一种低成本的方案以开关式稳压IC（如LM2575）为核心组成恒流驱动模块。其转换效率高，并且具有输入输出电压保护，PWM调光等附加功能。输出电流可设定为350mA,700mA,1050 mA,1400 mA,1500 mA等五个档位，输出电压可在直流3 45V之间调节,输出功率1W至15W,如图3.2所示的产品中采用

28、的电源为输出恒定电流350mA,输出恒定电压10.8V,输入电压为交流80V至260V均不会改变输出各项参数性能的专用电源.2. 光线引导技术LED的发光部分很小,是一个理想的点光源,发出的光线容易配光,人们可以采用各种不同的方式将其发出的光线充分导出,达到特定的光学效果.常用的技术有反光罩反射,透镜聚光,导光棒或导光管线性引导,导光板平面引导,以下将对这些方案做些简单的介绍.2.3. 1反光罩反射目前除了贴片LED以外,其余封装的LED均带有反光罩,将LED芯片置于反光罩的焦点上,使光线平行输出,现有的LED照明产品中,也有许多采用这种方式导光, 许多LED手电筒就是采用这种方式将光线引导出

29、来的. 3.3.2透镜聚光这种技术是目前LED照明产品中采用最多的, 常用于照明产品的LED一般是20mA的小功率超高亮LED,其光效约为15流明/瓦,单颗输出光通量约为1流明,自带环氧树脂透镜,封装形式多种多样,能把其发出的光线以人们需要的方式引导出,因此许多小功率LED照明产品只是传统光源的简单替代,将由多颗小功率LED组成的光源放入传统的灯具内, 由LED本身光束角形成各种光照模式.如下图所示MR16 LED灯杯,虽然采用的是传统的MR16反射杯,但是由于光源众多, 反射杯能起到的反射效果微乎其微,大部分的光线是靠LED本身直接发出的,产品的光束角其实就是LED的光束角. MR16 LE

30、D灯杯近年来大功率LED照明产品大量出现,由于其结构的特殊性(芯片封装在铝基板上),以反光罩配光并不容易实现,采用透镜的方式,不仅可以实现聚光,而且可以利用全反射的原理,将其余的光线反射出来,因此目前采用透镜导光的方式成为大功率LED照明产品的主流.图3.2的产品中就采用了三个光束角为20的高透光性聚碳酸脂透镜,使整个产品产生的光线以20的光线向前方导出.其透镜组件的具体结构如下图所示:透镜透镜固定圈LED透镜固定座大功率LED要设计出好的大功率LED照明,好的透镜就意味着好的效果,因此,在LED专用透镜上进行一些投资有非常有必要的.3.3.3导光棒或导光管线性导光LED的发光面积很小，但是随

31、着技术的不断提升,LED 的光效越来越高,现在的大功率LED单颗的光通量已达到几十甚至上百流明(而且其光效还在不断迅速地提升)，亮度非常高,让人无法直视, 采用导光棒或导光管等导光技术将这些非常集中的光线充分均匀的导出成为线光源技术将成为将来大功率LED照明应用技术中一项非常重要的技术,利用这种技术,人们可以制造出几十米甚至更长的大型光管,而将光源集中到光管的两端,这样不仅可以节省大量装灯具的空间,而且更便于对灯具进行维护,这种灯具在那些不便于安装或维护的地方(大型生产车间,货场,地铁站,商场)将会广泛应用.3.3.4导光板平面导光 一直以来,平面光源一直是照明业追求的目标, 理想的平面光源亮

32、度均匀,没有眩光,能将光线均匀地从法线方向导出,平面广告牌,平面等离子电视,液晶显示屏等等好多产品都采用了这样的平面光源,目前照明灯具也在朝着超薄超轻的方向发展,而实现这些目的都离不开LED平面导光板技术,其技术特点在于利用在导光板下面形成的下射棱镜和在上面形成的微光学系统对光进行控制。另外，通过使LED光线由楔形导光板的小面积一侧照射进去，就连LED芯片附近都能得到均匀的光线。由于可以控制光线不发生散射，因此没有太多光损耗，能够得到不带色的纯白色光线,而且由于LED本身良好的单色性,光线经导光板多次折射后,不会出现色差.目前LED导光板已广泛地应用于各种电子仪表,手机等电子产品上.下图就是一

33、款LED导光板产品的图片,只是由于普通LED功率有限,目前的LED背光源尺寸还不能做得很大,而且表面亮度也不能做得很高,而大功率LED的产生使这些成为可能,相信不久以后,大功率LED平面背光源灯具将成为市场主流产品.四. LED市场分析.市场前景分析半导体照明是21世纪最具发展前景的高新技术领域之一，正在掀起照明领域的革命性浪潮。LED固体发光材料核心的照明新光源已逐渐成为第四代照明光源，它将以越来越快的速度在更加广泛的领域展示其未来照明领域的领导地位.白光LED制成的半导体灯的成功问世，使人类照明光源面临一次根本性变革。全球照明电力需求占电力总需求18% ,在未来15年, LED照明将减少5

34、0%电力需求，减少 200 万吨的二氧化碳排放.半导体灯具有体积小、冷光源、响应时间短、发光效率高、防爆和节能可靠、寿命长、低压、省电、节能等优点。面对世界照明产业转型的重大商机以及半导体照明产业的崛起，中国科技部审时度势，抓住这一历史机遇，启动半导体照明工程，这是具有重大意义的战略之举。国家“十五”科技攻关计划“半导体照明产业化技术开发”重大项目也正式立项。面对半导体光源的巨大商机和新一代照明革命的浪潮，美、日、欧、韩等国纷纷制定发展计划，以抢占半导体照明的制高点心，如美国的“能源部发光二极管（LED）照明光源研究与发展计划”、日本的“21世纪LED照明光源行动计划”、“欧盟彩虹计划”和“韩

35、国固态照明光源研究计划”，我国的台湾也制定了“21世纪照明光源开发计划”。据美国的“能源部发光二极管（LED）照明光源研究与发展计划”预测,2007年, 大功率LED照明产品将取代白炽灯类照明产品,到2010年, 大功率LED照明产品,到2020年,LED光效将达到200流明/瓦,超过目前所有光源(差不多是白炽类产品的20倍左右,也就是比白炽灯产品节能20倍),而价格则会降到目前市场价格水平(2002年LED的价格为500美金/千流明,目前的价格则为200美金/千流明左右)的1%,寿命也长达20,000小时,远远超过目前的各种光源产品.这时,美国将有70%的传统光源被LED照明产品取代,而日本

36、则将用LED照明产品取代所有的传统光源;中国也计划着用LED照明产品替换15%的传统光源.全球照明光源市场平均每年以5%的成长率稳定爬升,而中国作为全球照明产品的需求国和出口国,2003年中国照明产品的国内销售额约为500亿人民币，出口额则达到了53亿美元,其中LED照明产品所占比重则以几何基数逐年增加,2003年的总销售额大概在100亿人民币左右.2004年至2010年,美国将有55的白炽灯和荧光灯被半导体灯替代，每年可节电350亿美元。如果到2010年，我国有50的光源为半导体灯代替，每年就可节电近1000亿度，相当于一个三峡工程的发电量。据测算，7年后仅在美国，半导体照明就可能形成一个5

37、00亿美元的大产业。而在中国，至少可以形成400亿元的大产业。 资料显示，国际上半导体照明产业近年来保持40%的增长速度。面对半导体照明市场的巨大诱惑，世界照明工业巨头已纷纷与半导体公司合作，成立半导体照明企业，提出要在2010年前，使半导体灯发光效率再提高8倍，价格降低100倍。我国也于去年6月，启动了“国家半导体照明工程”，并首批确立了大连、厦门等城市为国家半导体照明产业基地，科技部“863”光电子项目也有巨额资金投入该领域。 在未来的二十年内,中国的LED照明产业的年总产值将达到1000亿元人民币.随着常规能源的枯竭,太阳能、风能等新兴能源将成为未来人类能源的主流,蓄电池产业也随着兴起,

38、LED发光效率高、防爆和节能、寿命长、低压、省电、节能等优点,同这些技术一起使用,更有许多意想不到的优势,随着新能源转换技术的不断提升,新能源LED照明产品将真正成为室外照明的主流.市场现状分析可能是看到LED照明产品的巨大商机,国外客户对各类LED照明产品的购销火爆那常,不仅普通LED的各类照明产品风靡一时,价格高昂的大功率LED照明产品也很畅销, 每次展会上,LED产品都会大出风头,吸引众多国外客商的眼球,每次在展会上, LED产品都会得到客户众多的购销意向,样品订单,甚至直接订单, 目前,大功率LED的光效已达到蓝光10流明/瓦,白光25流明/瓦,绿光30流明/瓦,红光44流明/瓦,红橙

39、光更达到55流明/瓦,早已远远超过白炽灯和卤钨灯的光效(12流明/瓦左右),只是功率还没有做得很大(目前市场上的产品单颗功率不超过5W),价格太高(5美元/瓦左右),而且大功率LED的技术一般照明产品生产厂家还没有能力制造,生产.因此目前合格的大功率LED光源产品市场上不是很多. 大功率LED照明产品更多的只是做为装饰照明产品,但因为其丰富的色彩、超长的寿命、稳定的性能、低压、省电、节能等等传统光源无法比拟的优良性能,逐渐在装饰照明产品中异军突起 .迄今为止，LED已在多个领域大显身手：景观照明市场：包括建筑装饰、室内装饰、旅游景点装饰等，主要用于重要建筑、街道、商业中心、名胜古迹、桥梁、社区

40、、庭院、草坪、家居、休闲娱乐场所的装饰照明，以及集装饰与广告为一体的商业照明。汽车市场：车用市场是LED运用发展最快的市场，主要用于车内的仪表盘、空调、音响等指示灯及内部阅读灯，车外的第三刹车灯、尾灯、转向灯、侧灯等。背光源市场：LED作为背光源已普遍运用于手机、电脑、手持掌上电子产品及汽车、飞机仪表盘等众多领域。交通灯市场：由于红、黄、绿光LED有亮度高、寿命长、省电等优点，在交通信号灯市场的需求大幅增加。厦门市自2000年采用第一座LED交通信号灯后，如今全市100多座交通信号灯已有近70更换为LED。上海市则明文规定，新上的交通信号灯一律采用LED。户外大屏幕显示：由于高亮度LED能产生

41、红、绿、蓝三原色的光，LED全彩色大屏幕显示屏在金融、证券、交通、机场、邮电等领域备受青睐。近两年，全彩色LED户外显示屏已代替传统的灯箱、霓虹灯、磁翻板等而成为主流，尤其是在全球各大型体育场馆几乎已成为标准配备。特殊工作照明和军事运用：由于LED光源具有抗震性、耐候性、密封性好，以及热辐射低、体积小、便于携带等特点，可广泛应用于防爆、野外作业、矿山、军事行动等特殊工作场所或恶劣工作环境之中。其他应用：LED还可用于玩具、礼品、手电筒、圣诞灯等轻工产品之中。作为全球轻工产品的重要生产基地，我国对LED有着巨大的市场需求。专家分析认为，随着LED产业的技术进步、成本的进一步降低，以及人们对环保、

42、安全、节能等要求的不断提高，LED在特种领域的应用规模将不断扩大，在人们的工作生活中扮演越来越重要的角色。目前,在欧美市场上,LED照明产品主要通过超市销售,并成功为市场认可,并广泛走入千家万户,其中销量最大的是LED美耐灯(年销售量可达到上亿米,每米价格大概在4至5个美金),其次是太阳能草坪灯(单价1至10个美金,年销售额在2至3亿美元左右),其余产品种类繁多,诸如LED手电筒、LED头灯、LED MR16、太阳能草坪灯等等,在下面的产品分析里我们将作一些较详细的介绍,这里不再敷述.这些产品的特点是无需专业人员进行安装,利润较低(30%至40%),但是订单数量大,方便大规模生产,回款快;另一

43、类LED照明产品是专业照明产品,例如:LED水池灯、LED埋地灯、LED显示屏等,这类产品的特点是需要专业人士进行安装,订单数量有限,不便于规模生产,产品质量要求较高,但利润丰厚,回款需承担一定的风险.国内市场上LED照明产品的销售,主要通过承包灯光工程或装修工程来实现,家用产品还销售是很少, 订单数量有限,不便于规模生产,产品质量要求较高,但利润丰厚,因为大都是政府部门或企业的形象工程,虽然回款可能慢些,但往往能起到很好的广告宣传作用.为了配合科技奥运、绿色奥运、人文奥运的主题，北京市已提出要用LED作为照明光源来美化首都夜景。北京市广外大街3公里长的道路两侧，已使用了三四百万只LED作为景

44、观灯饰。上海的东方明珠塔已采用全新的LED灯光系统作为景观照明。LED以其环保、节能、寿命长、体积小、隐蔽性好、单色亮度高、组合变化多等独特优势，正在逐步替代原有景观照明光源，大举进军景观照明市场。总体来讲,中国的LED照明产业才刚刚起步,此时切入此行业,没有行业之间的恶性竞争,容易把企业在很短的时间内做成规模,成为LED照明产品的领头羊.从市场经济的角度上来讲,投资LED照明产业是可行的.五. LED产品分析迄今为止，LED已在多个领域大显身手：景观照明市场：包括建筑装饰、室内装饰、旅游景点装饰等，主要用于重要建筑、街道、商业中心、名胜古迹、桥梁、社区、庭院、草坪、家居、休闲娱乐场所的装饰照

45、明，以及集装饰与广告为一体的商业照明。谈景观照明须先了解现代城市是由历史融合现代建筑科技不断蜕变而生，不同时期的建筑物在新旧交替时代因其各自拥有非凡价值而被保存下来。虽然是21世纪的新兴都市，却可在现代化都市中看到古建筑迷人的文化气息，更可见到现代建筑物的力学美感。无论是何时代的城市景观，其白日景观呈现给人们的总是商业、竞争、与时间赛跑的急迫景象，而让现代都市人无法仔细去欣赏城市的美。人们在辛苦一天后，期待在夜晚能获得真正的休闲空间，以舒缓白日紧绷的情绪。夜间景观照明带给人们丰富的夜晚生活空间，将人们白日商业行为延续至夜晚，并给予城市不同于白日景观的另一种夜间面貌。景观照明包括商业街人行步道照

46、明、商业建筑物户外景观照明、广告招牌照明、庭园景观照明以及保安照明等。在做景观照明设计时往往会考虑几个因素：被照物周围光环境、照度期望值、灯具以及光源的选用。现在仅就其中“灯具”与“光源的选用”作讨论。LED光源非常小，因此，灯具可以设计制作得非常小巧美观，适合安装在任何建筑结构上而不影响其外观整体美感。LED光源不含汞材料，使用寿命长达几万小时。LED属于冷光源，即发光时不会产生红外线与紫外线，所以LED是一种绿色环保光源。在商业街人行步道照明 应用上，LED可以设计安装在地埋灯系列灯具内。由于现在大功率超高亮度LED（Luxeon1W）中心光强度可达800cd以上，与目前大量使用的卤素PA

47、R灯80W系列地埋灯的照明效果相同。在LED灯具内搭配使用不同的二次光学透镜，可针对不同照明需求而提供窄光束角或宽光束角的光输出效果。通过LED地埋灯作出光洗柱子、墙面、雕塑物或是人行道树等照明应用，由于LED光源色彩纯正、饱满，其投射出来的光效比传统灯具加色片更加完美；同时，LED为冷光源，不会产生热辐射，因此灯具表面玻璃不会产生热而造成对行人的碰触伤害，真正符合行人安全要求。在商业建筑物户外景观照明应用领域，所用的灯具大多是大功率投光灯或泛光灯、中功率立柱灯、中功率地埋投光灯及低功率路灯等灯具设备。根据LED光源的特性，现阶段LED灯具要取代大功率投光灯或泛光灯是无法实现的。但是，通过LE

48、D驱动器定电流技术、二次光学技术、散热及防水等技术，目前已可实现取代中功率投光灯或泛光灯，即普遍使用的150W/250W/400W传统泛光投光灯。由于LED的电子特性，运用光色彩混色技术并搭配使用微电脑处理全彩变化控制，可使LED灯在夜晚将建筑物景观照明多姿多彩、美轮美奂并可改变原建筑物白日的视觉景观。LED灯具除了上述几项照明应用外，广告招牌照明也可以使用LED灯具。LED的点灯电压、防水性能、光色彩维持率、光输出亮度及寿命均优于传统的冷阴极霓虹灯，尤其是在商业运作后维护的安全性及成本上。LED灯具应为安装使用首选设备。而在庭园景观照明应用以及保安照明应用上，以“品能光电”模组系列产品为例，

49、该产品可直接安装在现有传统灯具内。模组本身经过多次防水设计，不论是LED灯板或是驱动器模组均不会因灯具受潮而损坏。现以云南腾冲县和顺侨乡景观照明工程为例作一解析。云南腾冲县有极边第一城之称号，著名侨乡和顺是一颗南方古丝绸之路上中外文化交融的璀璨明珠。为营造其历史面貌及保持建筑风格，做到见光不见灯及保持建筑完整性，工程项目中大量使用LED1W地埋灯具，做到节约能源及环保。灯具小巧，光色纯正，金黄色光线，辉煌、晶莹剔透，带给现场一幅繁荣昌盛的景象；同时，还可省下一笔可观的电能费用。以下是一些目前市场上流行的LED景观照明产品及其简介:这些是一些目前市场上常见的LED地埋灯和水下灯,此类产品的防水等

50、级通常达到IP68,其外壳通常采用传统的地埋灯和水下灯的外壳,为了突出质感,通常外壳采用金属外壳,加上橡胶防水圈,前面通常有一块钢化玻璃,根据不同的需求,通常采用多颗单粒LED拼装而成,有单色和变色的形式,外径根据客户的需求从大到小.此类产品的特点是:1. 需要量大,光源寿命比传统地埋灯和水下灯所使用光源的寿命要长20倍左右,基本上无需更换光源,大大降低维修费用;2. 产品投入少(不需要投入太多的模具费用),安装便捷,能直接替代传统的地埋灯和水下灯;3. 技术含量较低,能生产的厂家较多,现在利润已经不高(30%左右),需要通过降低生产制造成本来获取更大的利润空间;4. 许多LED拼装在一起,而

51、且是在完全密封的环境中使用,需要有效解决散热问题.这些是一些目前市场上常见的LED单元,可以广泛地用于各种景观照明和装饰照明.其中广告灯箱用LED数码管主要用于替代传统的霓虹灯广告灯箱,相比之下,它比传统的霓虹灯寿命更长,性能更稳定,也更节能,而且投入的成本也不会比传统的霓虹灯广告灯箱高多少,实现变色功能也非常容易,目前已经广泛地应用于各种广告灯领域;LED灯杯和LED变色灯泡是目前市场上最常见产品,其外形,安装方式及输入电源从各种传统的对应光源演变而来,可直接替代原有的传统光源.其中的代表产品有LED GU10,LED MR16,LED PAR灯系列(即取代传统的卤素反射灯杯),各种类型的L

52、ED小球泡和蜡烛泡(取代传统的白炽灯,小功率节能灯);LED地砖灯则用来装饰地板和玻璃墙等,是一种新型的装饰照明产品,因为LED寿命超长,性能稳定,基本上不用更换和维修.以上这些产品如能降低制造成本,并实现大规模生产,还存在一定的利润空间,宜谨慎切入生产.LED美耐灯这种产品早在上世纪八十年代就已经广泛流行,因为其寿命长,防水性能好,而且柔软易弯曲,能方便地加工成各种平面和立体形状,便于实现光的控制.因此在装饰照明和景观照明领域被广泛应用.如今,市场上的美耐灯均采用寿命更长,性能更好的LED代替传统美耐灯中采用的“米泡”,虽然单价要贵一些,但是单位长度的耗电量却降了两倍多,而且更可以实现三色和

53、全彩颜色变换,达到更绚丽的装饰效果.这种产品主要在超市销售,销售很大,但利润有限,主要是原来生产美耐灯的厂家继续生产 ,利润主要体现在“薄利多销”,因此不宜再跟风投资,当企业有一定的规模,能形成大规模批量生产时切入才有前景.LED护栏灯类 此类产品是将LED变色模块放入乳白色亚克力管材内,通过一定的电子线路,可实现一个单元和许多单元的同步变色或追逐变色,从而很好地烘托出桥梁及高大建筑物的轮廓,使建筑物在茫茫夜色中更显雄伟奇壮丽.随着LED的光效和功率的不断提高,而价该产品取材容易,制造成本要比LED美耐灯成本高(利润也要高很多),而且使用场合有一定限制,安装方式需要专业人士进行,出口量不是很大

54、,主要用于国内灯光工程,因此生产厂家不是很多.如拥有足够的专业领域内的客户,投资该产品将是一个高回报性的项目.其它形式的LED景观灯以下是一些其它形式的常见的LED景观灯LED全彩变色灯泡 LED灯管 LED数字变色灯管 LED数字变色模块 在设计灯光工程时,以上的各种LED景观灯往往不是单独使用,而是被作为光源或一个单元,许多组合在一起使用,同时会加上一些优美的灯具造形,使之能更配合环境.因为加入了许多艺术元素,也加入了许多质感的制造材料,整个灯具更具美感,往往本身就是一件优美的艺术品,这种产品的利润往往可高达200%,如下面的一些图示:汽车市场： 车用市场是LED运用发展最快的市场，主要用

55、于车内的仪表盘、空调、音响等指示灯及内部阅读灯，车外的第三刹车灯、尾灯、转向灯、侧灯等。LED良好的各种抗冲击性能和超长的寿命,比传统的各种光源更能适应汽车的恶劣工作环境.同为汽车灯具,LED汽车灯具的单价也不会比传统的汽车灯具高很多,所以LED汽车灯具在未来的几年内将广泛地运用在各款汽车上.以下是目前市场上已经出现的汽车灯产品:一款车内阅读灯 法兰奥高位刹车灯LED刹车灯灯泡一款组合LED刹车灯,尾灯及转向灯 一款货车用中部侧灯两款其它LED汽车灯具随着大功率LED的产生,LED汽车头灯也被研发出来,在不久的将来,该产品也会面试.这将是汽车LED灯具替代传统汽车灯具的一座里程碑.汽车配件项目

56、一直以来是一个高回报的项目,投资LED汽车LED项目则更是汽车配件中最具投资潜力的项目.因为抗冲击性能严格,所以LED汽车灯具要比普通LED灯具要求更高,当然利润也要高很多.背光源市场：LED作为背光源已普遍运用于手机、电脑、手持掌上电子产品及汽车、飞机仪表盘等众多领域。 一直以来,平面光源一直是照明业追求的目标, 理想的平面光源亮度均匀,没有眩光,能将光线均匀地从法线方向导出,平面广告牌,平面等离子电视,液晶显示屏等等好多产品都采用了这样的平面光源,目前照明灯具也在朝着超薄超轻的平面光源方向发展,只是由于LED的功率和光效等性能目前还很有限,所以照明级的平面LED光源还不能被生产出来,但是可以预见,