半導(dǎo)體照明基礎(chǔ)知識(shí)

1、半導(dǎo)體照明-照明領(lǐng)域的又一次革命一、人類照明的歷史火人類的文明燈延續(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)光二極管照明的革命四、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GaN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 GaN半導(dǎo)體材料特點(diǎn) 寬帶隙化合物半導(dǎo)體材料，有很高的禁帶寬度（2.36.2eV)，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)體材料都無法達(dá)到的 高

2、頻特性，可以達(dá)到300G Hz（硅為10G，砷化鎵為80G）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外延片生產(chǎn) 通過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 通過金屬有機(jī)源化學(xué)氣相沉積的方法 進(jìn)行生長(zhǎng)方大集團(tuán)于2001年9月在國內(nèi)第一個(gè)生產(chǎn)出GaN基LED外延片方大集團(tuán)6X2MOCVD設(shè)備GaN基藍(lán)綠光LED芯片GaN基大功率藍(lán)光LED芯片GaN半導(dǎo)體光電器件應(yīng)用 藍(lán)、綠光藍(lán)、綠

3、光LED 全彩色大屏幕 交通信號(hào)燈 背光源、儀器儀表指示燈 景觀光源室外大LED全彩色屏幕LED交通信號(hào)燈城市建筑裝飾燈光工程花旗銀行大廈GaN半導(dǎo)體光電器件應(yīng)用 藍(lán)光激光器（藍(lán)光激光器（BLD） 藍(lán)光DVD，雙面雙密度容量為20G，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，450550nm的藍(lán)-綠光波段對(duì)海水是透光的，所以BLD可通過空間衛(wèi)星、機(jī)載平臺(tái)直接用來對(duì)海底潛艇通信，大大提高潛艇的隱蔽性和保密性。這是軍事部門長(zhǎng)久渴望實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段。中國漢級(jí)核潛艇索尼全球首臺(tái)藍(lán)光DVD刻錄機(jī)BDZ-S7五、半導(dǎo)體照明的來臨優(yōu)

4、異的性能 白光白光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)域的又一次革命白光LED的構(gòu)成方式1、通過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)

5、點(diǎn)：顯色性好、制備簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：目前，LED芯片效率較低，有紫外光泄漏問題，熒光粉溫度穩(wěn)定性問題有待解決。一種白色LED的結(jié)構(gòu)示意圖白光LED照明整體效益分析照明占電力需求18%；未來15年, LED 照明將減少50%電力需求，減少 200 萬噸的二氧化碳排放；目標(biāo)目標(biāo): : 2007 年取代白熾燈，2012 年取代熒光燈美國國家半導(dǎo)體照明計(jì)劃 從2000年起國家投資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)日本21世紀(jì)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)體照明燈歐盟

6、的彩虹計(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 模擬自然光韓國“固態(tài)照明計(jì)劃” 2004年-2008年韓國政府計(jì)劃投入1億美元，企業(yè)提供30%的配套資金，近期開始實(shí)施，預(yù)計(jì)2008年LED的發(fā)光效率達(dá)到80lm/W中國專家的呼吁 我國有近百名專家（兩院院士）聯(lián)名向國務(wù)院呼吁，以三峽工程的5%費(fèi)用，支持我國的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)，用5-10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1000億度，多于一個(gè)三峽水電站的發(fā)電量（800億度） 國家啟動(dòng)國家半導(dǎo)體照明工程六、半導(dǎo)體照明發(fā)展現(xiàn)狀部分領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用目前已目前已經(jīng)應(yīng)經(jīng)應(yīng)用在：用在： 室內(nèi)特殊照明手電筒閃光燈裝飾燈

7、液晶顯示器(LCD)、便攜式電子產(chǎn)品(PDA，移動(dòng)電話)背光源 汽車內(nèi)部、車燈及駕駛面板照明 高樓建筑物及廣場(chǎng)探照燈 劇場(chǎng)舞臺(tái)燈投影燈源LED在汽車中的應(yīng)用LED在汽車中的應(yīng)用LED在汽車中的應(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照明燈地磚燈禮品燈手電筒白光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)LED應(yīng)用產(chǎn)品(天花燈)LED應(yīng)用產(chǎn)品(地?zé)?LED工程應(yīng)用實(shí)例“衡器” 高6米，重250Kg20000顆超高亮白光LED將“衡器”點(diǎn)綴的通體透明總功率1200W,在眾多普通照明的襯托下更引人注目標(biāo)志著LED光源進(jìn)入新的里程碑

8、存在的問題 價(jià)格過高 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題，與10萬小時(shí)的理論壽命有差距 專利爭(zhēng)議美國小公司挖專利大坑三星繼諾基亞美國小公司挖專利大坑三星繼諾基亞再度落馬再度落馬該公司曾頻頻出擊，除諾基亞和三星電子外，與愛立信等公司都有過長(zhǎng)期的專利權(quán)侵犯訴訟案，而諸如松下、三洋等知名公司均與其有專利授權(quán)使用協(xié)議。InterDigital去年上半年?duì)I收為2580萬美元，盈余310萬美元。而在當(dāng)年底打贏諾基亞官司后獲益大增，公司在今年5月預(yù)測(cè)第二季營(yíng)收為2.91-2.93億美元，其中計(jì)入了諾基亞支付的2.53億美元。據(jù)韓聯(lián)社報(bào)道，根據(jù)一項(xiàng)美國地

9、方法院調(diào)解裁定，三星電子將向美國無線網(wǎng)絡(luò)軟件及芯片開發(fā)企業(yè)InterDigital Communications公司支付1.34億美元的專利使用費(fèi)。去年12月，美國法院同樣判定諾基亞因?qū)＠麊栴}應(yīng)向InterDigital支付2.53億美元。InterDigital位于美國賓夕法尼亞州，其絕大部分收入來自移動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)其他公司繳納 的專利使用費(fèi)。InterDigital網(wǎng)站宣稱，公司是全球無線標(biāo)準(zhǔn)的主要制訂者，持有多項(xiàng)專利技術(shù)，并授權(quán)給全球的2G、2.5G、3G與802產(chǎn)品制造商。此外，該公司還為3G多模終端與匯聚產(chǎn)品提供基帶解決方案和協(xié)議軟件。七、未來的前景未來的指標(biāo) 發(fā)光效率達(dá)到 200 ml/

10、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，為百姓所接受進(jìn)入主流光源是必然趨勢(shì) 沒有人懷疑 國內(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)作用明顯抓住新機(jī)遇 一場(chǎng)革命帶來新的危機(jī) 一場(chǎng)革命帶來新的機(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)中國在此領(lǐng)域的發(fā)展 有多家公司參與 在半導(dǎo)體領(lǐng)域中與國際水平最接近，基本上與國際水平同步發(fā)展，有部分領(lǐng)先 方大集團(tuán)在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，特別是大功芯片 光電國家實(shí)驗(yàn)室深圳制出新型LED照明光源贏得海外客戶大訂單 由深圳市邦貝爾電子有限公司自行研制的新型LED照明光源通過了有關(guān)部門組織的

11、專家鑒定。 由于首創(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。 技術(shù)達(dá)國際先進(jìn)水平 經(jīng)權(quán)威檢測(cè)，該產(chǎn)品具有節(jié)電、壽命長(zhǎng)、無輻射、無頻閃等優(yōu)點(diǎn)，獲得了評(píng)審專家的一致好評(píng)，認(rèn)為其技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。 年收入有望達(dá)5億元湖北省科技廳領(lǐng)導(dǎo)考察武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室LED聯(lián)合研發(fā)基地新型大功率高亮度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96W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)專利技術(shù)，性能達(dá)到或超過國

12、家路燈相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的技術(shù)水平。 此次研制的96W大功率高亮度LED路燈采用自主研發(fā)的專利技術(shù)，每個(gè)LED光源模塊可根據(jù)各種道路照明的標(biāo)準(zhǔn)做出調(diào)整，滿足不同場(chǎng)合的應(yīng)用要求，具有廣泛的應(yīng)用前景。微光機(jī)電系統(tǒng)研究部將繼續(xù)致力于開發(fā)新型LED照明光源，為提升我國LED技術(shù)水平，推進(jìn)“國家半導(dǎo)體照明工程”做出更大的貢獻(xiàn)。 1500W世界最大功率LED光源在武漢成功封裝 近日，由武漢光電國家實(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，在國際上處于領(lǐng)先水平。 此次研制的1500W超大功率LED光源采用自主研發(fā)的專利技術(shù)，開發(fā)出了具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的封裝技術(shù)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。微光機(jī)電系統(tǒng)研究部將繼續(xù)致力于開發(fā)新型LED照明光源，為提升我國LED技術(shù)水平，推進(jìn)半導(dǎo)體照明工程做出更大的貢獻(xiàn)。1500W世界最大功率LED光源在武漢成功封裝 劉勝教授參加LED及其產(chǎn)品應(yīng)用評(píng)價(jià)問題研討會(huì) 11月8日至10日，LED及其產(chǎn)品應(yīng)用評(píng)價(jià)問題研討會(huì)在杭州舉行，華中科技大學(xué)光電國家實(shí)驗(yàn)室微