LED照明基礎(chǔ)知識(shí)

1、深圳市艾爾諾光電技術(shù)有限公司深圳市艾爾諾光電技術(shù)有限公司ShenZhen ElnOr Co. Ltd.第一部分 LED介紹1 發(fā)展史簡介1965年，全球第一款商用化 LED誕生（發(fā)光材料 GaAsP）,最初只能發(fā)出紅光；1968年，因?yàn)?半導(dǎo)體工藝進(jìn)步， 發(fā)光效率提高，而且出現(xiàn)了橙光、 黃光的LED ； 1971年，綠光LED出現(xiàn)；到1994 年藍(lán)光LED出現(xiàn)（GaN材料）；其中，LED的發(fā)光效率一直在提高；這段時(shí)間（60年代-90年代中期），由于能發(fā)出有色光的特點(diǎn)，LED都被用作信號(hào)指示用，而沒有用于照明領(lǐng)域；90年代后期，日本研制出通過藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉產(chǎn)生白光的 LED ,這具有劃時(shí)代

2、的意義，從此 LED就可用來當(dāng)作光源使用，即用來作照明，LED照明也稱為半導(dǎo)體照明。直到如今，特別是近 2，3年，白光LED發(fā)展十分迅速，普及可量產(chǎn)的白光LED ,其發(fā)光效率早就超過傳統(tǒng)的白熾燈，目前部分廠商已經(jīng)可以量產(chǎn)光效超過節(jié)能燈、熒光燈的LED產(chǎn)品。2 原理簡介LED （ Light Emitting Diode ）就是發(fā)光二極管，是包含一個(gè)PN結(jié)組成的電子元件。核心部件就是包含這個(gè)PN結(jié)的芯片（ChiP ）。芯片決定了這個(gè) LED的光電性能。當(dāng)有足夠的電壓加到PN結(jié)兩端時(shí)（P型材料接正極，N型材料接負(fù)極），P型半導(dǎo)體材料中的“空穴”和N型半導(dǎo)體材料中的電子就復(fù)合，復(fù)合以后就釋放能量，以

3、光和熱兩種形式發(fā)出。（圖1）圖1 LED的PN結(jié)發(fā)光示意一個(gè)用于照明的LED不僅要具有完整的 PN結(jié)半導(dǎo)體材料芯片，還需要一些額外的封裝結(jié)構(gòu)使它能正常工作，比如芯片的固定，導(dǎo)線的連接，用于引出光線的透鏡等。（圖2 ,是一種具有代表性的白光LED實(shí)物和結(jié)構(gòu)分析）圖2 LUmileds, K2 大功率LED實(shí)物（左）和結(jié)構(gòu)（右）3 性能特點(diǎn)以下是目前，LED與現(xiàn)在商用普及的白熾燈、節(jié)能燈等光源性能在一些常用參數(shù)上的比較,評價(jià)一個(gè)光源的好壞，主要就是采用下列參數(shù)進(jìn)行。（數(shù)據(jù)來自于商用主流產(chǎn)品）光源項(xiàng)目 類型發(fā)光效率（lm/w）顯色指數(shù)（CRl）使用壽命（h）其他白熾燈5-2080-100500-30

4、00耐咼溫?zé)晒鉄?0-10060-855000-12000-LED40-11060-9010000-50000體積小，無紫外紅外線還有很多特點(diǎn)沒有一一列出，由圖大致可見，LED之所以在近幾年發(fā)展迅速，大受關(guān)注，在于LED在作為一個(gè)光源時(shí)各方面指標(biāo)都不錯(cuò)。鑒于發(fā)展的階段，或者是LED發(fā)光材料本身的限制,ELnORrlllfriyF雖然可能在某一個(gè)特別項(xiàng)目上略微比不過傳統(tǒng)光源，但綜合性能好。尤其是它的高光效和長壽 命，更是在能源問題倍受關(guān)注的今天嶄露頭角。4.發(fā)展空間通過與傳統(tǒng)常用光源比較，不難看出 LED所具有的優(yōu)勢。在一定程度上， LED已經(jīng)可以替代 普通照明用的白熾燈，畢竟發(fā)光效率和壽命都大

5、大超過后者；但嚴(yán)格地說，LED發(fā)展到今天，還沒能完全取代傳統(tǒng)的光源比如白熾燈、熒光燈而廣泛使用，有幾個(gè)原因： 一次性投資太大； 光源、燈具制造標(biāo)準(zhǔn)沒有統(tǒng)一; 測試、評價(jià)手段沒有統(tǒng)一； 散熱和光學(xué)結(jié)構(gòu)還未完全成熟;由于是新興起來發(fā)展不久的光源，必然伴隨許多新技術(shù)和材料；而且產(chǎn)量沒有擴(kuò)大。這樣一來，LED的成本就比較高。當(dāng)技術(shù)有突破，產(chǎn)量明顯提升的時(shí)候，LED光源的成本必然下降；同樣地，新興的產(chǎn)品還沒有與之配套完備的制造、檢測、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這也是囿于LED發(fā)展階段的瓶頸，目前國內(nèi)外都在積極編制標(biāo)準(zhǔn)，許多草案已經(jīng)出臺(tái)，未來幾年內(nèi)LED的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)就將完備；技術(shù)原因，LED發(fā)展太快，相應(yīng)的散熱，光學(xué)處理也

6、在跟進(jìn)，而沒有完全適應(yīng)。隨著LED技術(shù)進(jìn)步，散熱和光學(xué)處理即將解決并定型。根據(jù)美國半導(dǎo)體照明 LED發(fā)展藍(lán)圖(OIDA 2002)(光電發(fā)展委員會(huì))2012 年，LED 光效達(dá)到 150lmw ；2020 年，LED 光效達(dá)到 200lmw ；日本“ 21世紀(jì)照明”發(fā)展計(jì)劃中,2010年LED光效達(dá)到120lmw國內(nèi)，2010 年 100lmw , 2020 年 200lmw ig Ca=深圳市艾爾諾光電技術(shù)有限公司 C LI l< ShenZhen ElnOr Co., Ltd,第二部分行業(yè)概況整個(gè)LED行業(yè)分為三大塊：上游：中游下游LED芯片制造=>LED光源封裝=>LE

7、D照明產(chǎn)品1 .上游：LED芯（晶）片芯片是LED產(chǎn)品中最核心技術(shù)部分，也是技術(shù)含量最高部分，因此進(jìn)入上游產(chǎn)業(yè)的門檻最高。生長芯片外延方法有氣相外延 （VPE ）、液相外延（LPE ）、金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積（MoCVD ）、分子 束外延（MBE ）。它們生長LED有源層的材料分別有氣相外延 CaASP、GaP,液相外延GaP, GaAIAs， 金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積 InGaAIP、InCaN ,分子束外延ZnSe等。金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積法 （MOCVD） 是目前生產(chǎn)超高亮度 InCaN藍(lán)、綠色LED和InCaAIP紅、黃色LED的主要方法。芯片技術(shù)被日本、美國等廠商所掌握，其中在專利及技術(shù)最

8、強(qiáng)的是NiChia。隨著近幾年的發(fā)展，中國臺(tái)灣芯片廠家也占市場很大分額。相對國外的技術(shù)專利，中國的專利太少。特別是高亮度方面， 其技術(shù)集中在國外。芯片專利主要集中在材料及工藝上，由于生長外延的工藝很復(fù)雜，很多廠家之 間的專利很多相似，其專利糾紛也平凡，所以最終專利的互相授權(quán)。外國知名芯片廠有日本的 NiChia、TyOdaGOSei及美國的 Gree 和歐洲的 OSRAMOPtOSemiCOndutors。中國芯片發(fā)展也很快，主要集中在臺(tái)灣為主，有元砷、國聯(lián)、洲磊、連勇、華上、晶元、全新、南亞、友嘉等知名大廠，大陸大小芯片廠有30多家，其中以廈門三安、大連路美、深圳方大、上海藍(lán)光、江西聯(lián)創(chuàng)等為

9、主要生產(chǎn)廠家2 .中游：封裝LED封裝的主要原材料有芯片、金（鋁）絲、膠（環(huán)氧樹脂、硅膠等）、支架、熒光粉（白光封裝才用）等材料。其封裝技術(shù)在材料的選擇與搭配、封裝工藝技術(shù)、生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制、點(diǎn)粉eLi配粉技術(shù)（白光封裝用）等。 LED封裝有支架、SMD ToP-LED數(shù)碼管、背光源等。不同用途不同 材料不同形狀，其原理都是一樣的，但封裝設(shè)備、工藝有較大區(qū)別，而SMc以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、散熱、自動(dòng)化程度、便捷廣泛的應(yīng)用等優(yōu)勢，注定將成為LED主流產(chǎn)品。LED封裝中白光封裝技術(shù)更有技術(shù)含量。也是走向普通照明領(lǐng)域的主要光源。所以大廠家都在 研究白光的技術(shù)。白光的實(shí)現(xiàn)方式有以下：1、藍(lán)色LED涂敷黃色

10、螢光粉以藍(lán)色光激發(fā)螢光粉（黃色發(fā)光）實(shí)現(xiàn) 白光2、RGB （紅光、綠光、藍(lán)光）LED發(fā)光混光實(shí)現(xiàn)白光 3、以紫外LED光激發(fā)RGB螢光粉（原 理同螢光燈）。其以藍(lán)色LED涂敷黃色螢光粉以藍(lán)色光激發(fā)螢光粉實(shí)現(xiàn)白光最為有效的，也是效率 最高的，最可量產(chǎn)的方式。白光封裝專利主要集中在材料和封裝結(jié)構(gòu)上，而LED芯片、熒光粉的專利最為重要，所以封裝需采用有專利的芯片及熒光粉，結(jié)構(gòu)上專利封裝廠可自主開模研發(fā)。封裝結(jié)構(gòu)專利：有 LUMILEDS 、LITEON、OSRAM、NlCHIA。熒光粉專利有： NlCHIA、OSRAM、INTEMATIX芯片專利的有：NlCHlA、OSRAM、CREE、HP、LUM

11、ILEDS、晶元、國聯(lián)、元砷、華上等,這些專利有百件之多，彼此間的專利交錯(cuò)，經(jīng)常有訴訟，所以現(xiàn)在越來越多的廠家之間專利互相授 權(quán)。國內(nèi)封裝企業(yè)特點(diǎn)是規(guī)模小、數(shù)量多，大大小小廠家有1000多家，大多做低端 LED ,無自己的專利，質(zhì)量也良莠不齊。也有一些做的比較好的企業(yè)，如廈門華聯(lián)、佛山國星、江蘇穩(wěn)潤、惠州華崗（已被CREE收購）、深圳量子光電、寧波和譜、江西聯(lián)創(chuàng)、天津天星、廊坊鑫谷、深圳瑞豐、 深圳雷曼、珠海力豐等。這些企業(yè)均有一定的產(chǎn)品研發(fā)力量，較好的封裝設(shè)備，產(chǎn)品產(chǎn)量較大，質(zhì) 量較好。3.下游：LED照明產(chǎn)品既然是用于照明，LED照明產(chǎn)品就和傳統(tǒng)照明產(chǎn)品一樣按著不同的用途與場合進(jìn)行分類，類

12、 型涵蓋所有戶內(nèi)、戶外的照明燈具.目前，LED照明產(chǎn)品燈具還沒有取代傳統(tǒng)光源如白熾燈節(jié)能燈的位置而成為主流照明產(chǎn)品， 而整個(gè)市場不論國內(nèi)國外都沒有完全規(guī)范多數(shù)采用"先把產(chǎn)品投入市場"的策略進(jìn)行試探。老牌 照明巨頭PhiliPS,OSram和GE都有相應(yīng)的涉入.其中PhiliPS和OSram已經(jīng)有若干普通照明產(chǎn)品進(jìn)入 市場.由于全球還沒有完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)，整個(gè)LED照明產(chǎn)品市場良莠不齊.不乏偶有一家企業(yè)圳市艾爾諾光電技術(shù)有限公司 enzhen ElnOr Co.j Ltd.生產(chǎn)出某個(gè)性能杰出的LED燈具，這樣的情形國外居多.還有一個(gè)狀況就是，各大照明龍頭在形成一股并購熱潮，

13、幾大廠商N(yùn)icha,Philips,Osram,GE,Cree 都各自有并購的舉動(dòng)，新的LED照明產(chǎn)品市場秩序正在形成。第三部分關(guān)于我們深圳市艾爾諾光電技術(shù)有限公司是一家集LED顯示屏研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、銷售、工程、服務(wù)為一體的生產(chǎn)廠家。該公司現(xiàn)有廠房和辦公面積共5000多平方米，員工100多人，其中?？茖W(xué)歷以上為45人，LED顯示屏行業(yè)高級(jí)工程師10人。公司奉行嚴(yán)格的質(zhì)量管理體系，已通過ISO9001 : 2000質(zhì)量管理體系認(rèn)證，并嚴(yán)格完整遵循。公司產(chǎn)品生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)用專業(yè)的儀器設(shè)備檢測，并記錄存檔，確保LED顯示屏的細(xì)節(jié)管理落到實(shí)處。艾爾諾致力于服務(wù)全球，在海外，艾爾諾的產(chǎn)品遍布美洲、歐洲、東南亞等國家和地區(qū)。在中國，艾爾諾的客戶及工程已遍及昆明，深圳，廣州，上海，南京，廈門，重慶，成都，武漢，鄭州，哈爾濱，濟(jì)南，沈陽，北京，青島、天津，蘭州等地。艾爾諾人以認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度不斷創(chuàng)新，沿著綠色、環(huán)保的方向，開發(fā)出系列SMD戶外表貼刀片式新型節(jié)能顯示屏。優(yōu)美的辦公環(huán)境，現(xiàn)