半導(dǎo)體照明基礎(chǔ)知識(shí)

半

體

照

明一照明領(lǐng)域的又一次革命一

、

人

類(lèi)

照

明

的

歷

史火

一

人

類(lèi)

的

文

明燈

—

延

續(xù)

歷

史

幾

千

年燈

—

延

續(xù)

歷

史

幾

千

年二

、

電

光

源

的

歷

史1879

年

愛(ài)

迪

生

發(fā)

明

白

熾

燈熒

光

燈

將

電

光

源

帶

入

新

天

地三

、

半

導(dǎo)

體

發(fā)

光

二

極

管半

導(dǎo)

體

發(fā)

光

二

極

管150氣體

放

電

高庫(kù)鈉燈照

明

的

革

命鹵素?zé)魝鹘y(tǒng)白熾燈水銀蒸氣燈成型反光杯白熾燈01940

1960

1980

2000

202010050金屬鹵素?zé)舭l(fā)光二極管熒光燈光

效

(

u

m

e

n

s

h

w

a

t

t

)四

、

第

三

代

半

導(dǎo)

體

材

料半

導(dǎo)

體

材

料

的

分

代1.

以

硅Si為代表的半導(dǎo)體材料為第一

代半導(dǎo)體

材

料2.

以砷化

鎵GaAs為代表的化合物半導(dǎo)體材料為第二

代半導(dǎo)

體

材

料3.

以氮化

鎵Ga

N

為代表的寬帶隙化合物半導(dǎo)

體材料

為

第

三

代

半

導(dǎo)

體

材

料●寬帶隙化

合

物

半

導(dǎo)

體

材

料，

有

很高的

禁

帶寬度(2.3—6.2eV),可以覆蓋紅、黃、綠、

藍(lán)、紫和紫外光譜范圍，

是到

目前為止其它任

何

半導(dǎo)

體

材

料

都

無(wú)

法

達(dá)

到的●高頻

特

性，可

以

達(dá)到

300

GHz(

硅

為1

0

G

,砷化

鎵

為80

G)GaN半

導(dǎo)

體

材

料

特

點(diǎn)●高溫特性，在300℃

正

常

工

作

(

非

常

適

用

于

航天、軍事和其它高溫環(huán)境)●耐酸、耐堿

、耐腐蝕

(可用于惡

劣環(huán)境)·高壓

特

性

(

耐

沖

擊

，

可

靠

性

高

)·大功率

(對(duì)

通

訊

設(shè)

備

是

非

常

渴

望

的

)GaN半

導(dǎo)

體

材

料

特

點(diǎn)●

通過(guò)

MOCVD進(jìn)

行GaN

單晶膜外延生長(zhǎng)用藍(lán)

寶

石

為

襯

底

材

料用高純

氨

氣

提

供

氮

源用金屬

有

機(jī)

源

提

供

鎵、

銦、

鋁

源通過(guò)金

屬

有

機(jī)

源

化

學(xué)

氣

相

沉

積的

方

法進(jìn)行生長(zhǎng)GaN

外

延

片

生

產(chǎn)方

大

集

團(tuán)

于2001

年

9

月

在

國(guó)

內(nèi)

第

一

個(gè)

生

產(chǎn)

出GaN基LED

外

延

片方

大

集

團(tuán)6

X2MOCVD設(shè)

備Ga

N

基

藍(lán)

綠

光LED

芯

片GaN

基

大

功

率

藍(lán)

光LED芯

片全彩色

大

屏

幕交通

信號(hào)

燈背光

源、儀

器

儀

表

指

示

燈景觀光源GaN

半

導(dǎo)

體

光

電

器

件

應(yīng)

用●

藍(lán)、綠

光LED室

外

大LED

全

彩

色

屏

幕LE

D

交

通

信

號(hào)

燈程私光信矮筑建波花旗銀行大廈GaN

半導(dǎo)體光電器件應(yīng)用●

藍(lán)

光

激

光

器

(BLD)藍(lán)光

DVD,雙面雙密

度

容

量為

20

G,取代現(xiàn)

有

紅光DVD,是以后數(shù)字電視存儲(chǔ)的必由之路激光打印和顯示，生物醫(yī)療儀器和設(shè)備,光譜測(cè)

量

系

統(tǒng)可用于軍事領(lǐng)域，450～550

nm的藍(lán)-綠光波段對(duì)海水是透光的

，

所

以BLD

可通過(guò)

空

間

衛(wèi)

星

、

機(jī)

載平臺(tái)直接用來(lái)對(duì)海底潛艇通信，

大大提高潛艇的

隱蔽性和保密性。這是軍事部門(mén)長(zhǎng)久渴望

實(shí)現(xiàn)

的技術(shù)手段

。中

國(guó)

漢

級(jí)

核

潛

艇索

尼

全

球

首

臺(tái)

藍(lán)

光DVD

刻

錄

機(jī)BDZ-S7響

哪

哪高#五

、

半

導(dǎo)

體

照

明

的

來(lái)

臨●

白

光LED固體冷光源，

效率

高

，

綠

色環(huán)

保壽命長(zhǎng)，可

以達(dá)到10萬(wàn)小

時(shí)

(連續(xù)

10年)低

電

壓

工

作是照

明領(lǐng)域的又一

次革命優(yōu)

異

的

性

能1、

通

過(guò)LED

紅綠藍(lán)的三基色多芯片組和發(fā)光合成白光。優(yōu)點(diǎn)：效率高、色溫可控、顯色性較好。缺點(diǎn)：三基色光衰不同導(dǎo)致色溫不穩(wěn)定、控制電路較復(fù)雜、成本較

高

。2、

藍(lán)光LED芯片激發(fā)黃色熒光粉，

由LED藍(lán)光和熒光

粉

發(fā)出的黃綠光合成白光，為改善顯色性能還可以在其中加少

量紅色熒光粉或同時(shí)加適量綠色、紅色熒光粉。優(yōu)點(diǎn)：效率高、制備簡(jiǎn)單、溫度穩(wěn)定性較好、顯色性較好。缺點(diǎn)：一致性差、色溫隨角度變化。3、

紫

外

光LED芯片激發(fā)熒光粉發(fā)出三基色合成白光。優(yōu)點(diǎn)：顯色性好、制備簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：

目前，LED

芯片效率較低，有紫外光泄漏問(wèn)題，熒光粉溫度

穩(wěn)定性問(wèn)題有待解決。白

光LED的

構(gòu)

成

方

式LED

芯

片(GAM)E:LED

芯片發(fā)藍(lán)光F:YAG熒

光

粉

發(fā)

黃

光一

種

白

色LED的

結(jié)

構(gòu)

示

意

圖Y粉AG層熒

光

金線LED

芯

片\t/引線F

EE

FE>照明

占電力需

求1

8

%;>未

來(lái)15

年，

LED

照明

將

減

少5

0

%電

力需

求

，

減少

2

0

0

萬(wàn)噸的二氧化碳排

放

；>

目標(biāo)：2

0

0

7

年

取

代白熾

燈，

2

01

2

年

取代

熒

光

燈白

光LED

照

明

整

體

效

益

分

析●

從2000

年起國(guó)家投資5億美元●

到2010

年

55%的

白熾燈和熒光燈被半導(dǎo)體燈

取

代●每年節(jié)

電達(dá)350

億

美

元●2015

年形成

每

年500億美元的半導(dǎo)體照

明產(chǎn)

業(yè)

市

場(chǎng)美

國(guó)

國(guó)

家

半

導(dǎo)

體

照

明

計(jì)

劃●投

入

資

金50

億

日

元●

到2007

年30%

的

白熾燈被置

換

為

半

導(dǎo)

體

照明

燈日

本

2

1

世

紀(jì)

照

明

計(jì)

劃●

應(yīng)

用

半

導(dǎo)

體

照

明

實(shí)

現(xiàn)

：●

高

效●

節(jié)

能·不

使

用

有

害

環(huán)

境的材

料●

模

擬

自

然

光歐

盟

的

彩

虹

計(jì)

劃●

2004年-2008年韓國(guó)政府計(jì)

劃

投

入1億

美

元

，

企業(yè)提供30%的配套資金，近期開(kāi)始實(shí)施，

預(yù)

計(jì)2008年LED

的發(fā)光效率達(dá)

到80

lm/W韓

國(guó)

“

固

態(tài)

照

明

計(jì)

劃

”·我

國(guó)有近

百

名

專(zhuān)

家

(

兩

院

院

士

)

聯(lián)

名

向

國(guó)

務(wù)院呼吁

，

以三峽工程

的5%

費(fèi)用

，支持我

國(guó)的半

導(dǎo)

體照明

產(chǎn)

業(yè)，

用5

-1

0

年的時(shí)間的

努力，

1

/3照明

應(yīng)用

半

導(dǎo)

體

照明，

每年可

以

節(jié)約

的

電量1

0

0

0

億度

，

多于一個(gè)三峽水

電

站

的發(fā)

電量

(80

0億

度)●國(guó)家啟動(dòng)國(guó)家半導(dǎo)體照明工程中

國(guó)

專(zhuān)

家

的

呼

吁六

、

半

導(dǎo)

體

照

明

發(fā)

展

現(xiàn)

狀目前已經(jīng)應(yīng)用

在

：●室

內(nèi)特

殊

照

明

/

手

電

筒

/

閃

光

燈

/

裝

飾

燈·液晶顯示器(LCD)

、便攜式電子產(chǎn)品(PDA

,

移動(dòng)

電話)背光源·汽車(chē)

內(nèi)部、車(chē)燈及駕駛面板照

明●

高樓建筑物及廣場(chǎng)探照燈●劇場(chǎng)

舞

臺(tái)燈

/

投

影

燈

源部

分

領(lǐng)

域已

經(jīng)

應(yīng)

用Centerhigh-mountedstop

lamps

〔CHMSL〕&cargo

bed

lightingBackuplightīngInteriorApplications·Map

lamps-Passengerreading

lights·PRNDLIgearselector

lighting

al

htss

ghtceaysinlk

liespTruAm&d··igsl

lhtegniportsstrumteriorome

lInIrDRunning

board&TurnsignalsLE

D在

汽

車(chē)

中的

應(yīng)

用Signal

mimors,approachlighting,footwell

lightingand

exeriorsecurity

lightingLicense

platellluminatorsand

stoplampsLE

D在

汽

車(chē)

中

的

應(yīng)

用Ford

MIGHTYF-350

TONKA

概念車(chē)(貨車(chē))Osram

供

愿白

光LEDLumiLeds

概念隆品：

號(hào)稱(chēng)目前最亮的白光LEDLE

D

在

汽

車(chē)

中

的

應(yīng)

用已

經(jīng)

走

近

我

們

的

生

活已

經(jīng)

走

近

我

們

的

生

活白色LED照明燈手電筒禮品燈地磚燈白

光LED

射

燈可

與

目

前

普

通

燈

具

互

換

的LED白

光

燈LED應(yīng)

用

產(chǎn)

品(LED

Bulb)LED

應(yīng)用產(chǎn)品(花園燈)LE

D

應(yīng)用產(chǎn)品(天花燈)LED

應(yīng)用產(chǎn)品(地?zé)?“衡器”高

6

米

，重

250

Kg總功率1200

W,在

眾

多普通照明的襯托下

更

引人注目LE

D工程應(yīng)用實(shí)例標(biāo)

志著L

ED

光

源

進(jìn)

入新的里程碑高

亮

白

光點(diǎn)

綴●價(jià)格過(guò)

高●發(fā)光效率還不夠高●

性

價(jià)

比

低·還不

到

民眾

普

及

的

時(shí)

刻●半導(dǎo)體照明的壽命實(shí)際上還涉及多方面的

問(wèn)題，與10萬(wàn)小時(shí)的理論壽命有差距·

專(zhuān)

利

爭(zhēng)

議存

在

的

問(wèn)

題據(jù)韓聯(lián)社報(bào)道，根據(jù)一項(xiàng)美國(guó)地方法院調(diào)解裁定，三星電子物血著唇頹纈圖絡(luò)軟僚密基應(yīng)和發(fā)金電

Pigt

受立信等公GoRuni

F

村校其北4佟秦元照喜列使用費(fèi)三奉季好

月，“美國(guó)法院同樣

判定

諾

基

業(yè)因

專(zhuān)

利問(wèn)題

應(yīng)向InterDigital

支得23花寞甚有專(zhuān)利授權(quán)使用協(xié)議。mtabigit

a年

美

勞

獎(jiǎng)

顯

9

萬(wàn)

、

大束善穢。而領(lǐng)域存其他敷的母周狹前費(fèi)增InterDigita研母用稱(chēng)，

測(cè)第是每球收線標(biāo)的的真步方者，其排有項(xiàng)專(zhuān)器雕如枝付的

授怒綸矣曉的2G、2.5G、3G

與802產(chǎn)品制造商。此外，該公

司還為3

G

多模終端與匯聚產(chǎn)品提供基帶解決方案和協(xié)議軟件。美

國(guó)

小

公

司

挖

專(zhuān)

利

大

坑

三

星

繼

諾

基

亞

再

度

落

馬七

、

未

來(lái)

的

前

景●發(fā)光效率

達(dá)到

200

ml/w·顯色

指

數(shù)

接

近

100%·新的半導(dǎo)體材料和技術(shù)會(huì)

進(jìn)

一

步

發(fā)

展·價(jià)格下

降

，為百

姓

所

接

受未

來(lái)

的

指

標(biāo)●沒(méi)

有

人

懷

疑●國(guó)內(nèi)外的傳統(tǒng)照明企業(yè)

都

非

常

積

極·真正進(jìn)入綠色照明●產(chǎn)

業(yè)

鏈

條已經(jīng)

形

成，互

動(dòng)

作

用明顯進(jìn)

入

主

流

光

源

是

必

然

趨

勢(shì)·一場(chǎng)革命帶來(lái)新的危機(jī)●一

場(chǎng)

革

命

帶

來(lái)

新的

機(jī)

遇●新的

行

業(yè)的誕

生·衍生

產(chǎn)品創(chuàng)

造

新的精彩

世界●抓

住

機(jī)

遇，

迎

接

挑戰(zhàn)抓

住

新

機(jī)

遇·有

多家

公

司

參

與·在半導(dǎo)體領(lǐng)域中與國(guó)際水平最接近，基本

上與國(guó)際水平同步發(fā)展，有部分領(lǐng)先●方大

集團(tuán)在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，特別是

大

功

芯

片·光

電

國(guó)家

實(shí)

驗(yàn)

室中

國(guó)

在

此

領(lǐng)

域

的

發(fā)

展·由深圳市邦貝爾電子有限公司自行研制的新型LED照明光

源通過(guò)了有關(guān)部門(mén)組織的專(zhuān)家鑒定

?！び捎谑讋?chuàng)集合式封裝和一體化設(shè)計(jì)，且較普通

白熾燈節(jié)電

80%,

邦貝爾公司的新型LED照明光源甫一面市便贏得海

外客戶的青睞，

目前已接到2億多元的出口訂單?！ぜ夹g(shù)達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平·經(jīng)權(quán)威檢測(cè)，

該產(chǎn)品具有節(jié)電、壽命長(zhǎng)、無(wú)輻射、無(wú)頻閃

等優(yōu)點(diǎn)，獲得了評(píng)審專(zhuān)家的一致好評(píng)，認(rèn)為其技術(shù)已達(dá)到

國(guó)際先進(jìn)水平

。●

年收入有望

達(dá)

5

億

元深

圳

制

出

新

型LED

照

明

光

源

贏得海

外

客

戶

大

訂

單湖北省科

技

廳

領(lǐng)

導(dǎo)

考

察

武

漢

光電國(guó)家實(shí)

驗(yàn)

室L

ED聯(lián)合研發(fā)基地質(zhì)

量

就

是

生

命·

近日，

由武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(籌)微光機(jī)電系統(tǒng)研究部、華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院和能源學(xué)院合作，研制成功96

W新型大功率高亮度LED路燈。該LED路燈采用自主研發(fā)的多

項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)，

性能達(dá)到或超過(guò)國(guó)家路燈相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的技術(shù)水平?！?/p>

此次研制的96W

大功率高亮度LED

路燈采用自主研發(fā)的專(zhuān)

同

。微光機(jī)電系統(tǒng)研究部將繼續(xù)致力于開(kāi)發(fā)新型LED照明光源，為提升

我

國(guó)LED

技術(shù)水平，推進(jìn)“國(guó)家半導(dǎo)體照明工程”

做出更大的貢獻(xiàn)。具有廣泛的應(yīng)用前景種道路照明

的標(biāo)準(zhǔn)做場(chǎng)合的應(yīng)用要求光源

模

塊可

根

據(jù)不LED足個(gè)滿每，，出調(diào)整利技術(shù)新

型

大

功

率

高

亮

度LED

路

燈

在武

漢

研

制

成

功·

近日，

由武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(籌)微光機(jī)電系統(tǒng)研究部、華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院微系統(tǒng)中心和能源學(xué)院合作，共同封

裝

出1500

W

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，在國(guó)際上處于領(lǐng)先水平。●

此次研制

的1500

W

超

大

功

率LED光源采用

自主研發(fā)的專(zhuān)利技術(shù)，

開(kāi)發(fā)出了具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的封