半导体照明（精选11篇）
半导体照明 篇1
※基础篇
一、定义
LED (Light Emitting Diode) , 发光二极管, 是一种固态的半导体器件, 它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片, 晶片的一端附在一个支架上, 一端是负极, 另一端连接电源的正极, 使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成, 一部分是P型半导体, 在它里面空穴占主导地位, 另一端是N型半导体, 在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候, 它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候, 电子就会被推向P区, 在P区里电子跟空穴复合, 然后就会以光子的形式发出能量, 这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色, 是由形成P-N结的材料决定的。
二、分类
1. 按发光管发光颜色分
按发光管发光颜色分, 可分成红色、橙色、绿色 (又细分黄绿、标准绿和纯绿) 、蓝光等。另外, 有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。
根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色, 上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。
2. 按发光管出光面特征分
按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1;把φ5mm的记作T-1 (3/4) ;把φ4.4mm的记作T-1 (1/4) 。
由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。
从发光强度角分布图来分有三类:
(1) 高指向性。一般为尖头环氧封装, 或是带金属反射腔封装, 且不加散射剂。半值角为5°-20°或更小, 具有很高的指向性, 可作局部照明光源用, 或与光检出器联用以组成自动检测系统。
(2) 标准型。通常作指示灯用, 其半值角为20°-45°。
(3) 散射型。这是视角较大的指示灯, 半值角为45°-90°或更大, 散射剂的量较大。
3. 按发光二极管的结构分
按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。
4. 按发光强度和工作电流分
按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED (发光强度100mcd) ;把发光强度在10-100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几m A至几十m A, 而低电流LED的工作电流在2m A以下 (亮度与普通发光管相同) 。
除上述分类方法外, 还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。
三、优势
LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源, 它有着广泛的用途。
1. 体积小
LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面, 所以它非常的小, 非常的轻。
2. 耗电量低
LED耗电非常低, 一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说:它消耗的电不超过0.1W。
3. 使用寿命长
在恰当的电流和电压下, LED的使用寿命可达10万小时
4. 高亮度、低热量, 环保
LED是由无毒的材料作成, 不像荧光灯含水银会造成污染, 同时LED也可以回收再利用。
5. 坚固耐用
LED是被完全的封装在环氧树脂里面, 它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分, 这些特点使得LED可以说是不易损坏的。
四、劣势
价格:LED的价格比较昂贵, 较之于白炽灯, 几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当, 而通常每组信号灯需由上300-500只二极管构成。
LED劣势是LED产品成本太高, 还不能代替CFFL全面的运用到市场。
五、发光原理
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识, 第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode (发光二极管) 的缩写, 它的基本结构是一块电致发光的半导体材料, 置于一个有引线的架子上, 然后四周用环氧树脂密封, 起到保护内部芯线的作用, 所以LED的抗震性能好。LED结构图如下图所示发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片, 在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层, 称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中, 注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来, 从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压, 少数载流子难以注入, 故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管, 通称LED。当它处于正向工作状态时 (即两端加上正向电压) , 电流从LED阳极流向阴极时, 半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线, 光的强弱与电流有关。
发光二极管 (light emission diode LED) 上图显示了LED的结构截面图。要使LED发光, 有源层的半导体材料必须是直接带隙材料, 越过带隙的电子和空穴能够直接复合发射出光子。为了使器件有好的光和载流子限制, 大多采用双异质结 (DH) 结构。
六、术语
波长:光的色彩强弱变化, 是可以通过数据来描述, 这种数据叫波长。我们能见到的光的波长, 范围在380至780nm之间。单位:纳米 (nm) 。
亮度:亮度是指物体明暗的程度, 定义是单位面积的发光强度。单位:尼特 (nit) 。
光强:指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和范围内发出的可见光辐射强弱的物理量。单位:烛光 (cd) 。
光通量:光源每秒钟所发出的可见光量之总和。单位:流明 (Lm) 。
光效:光源发出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源节能的重要指标。单位:每瓦流明 (Lm/w) 。
显色性:光源对物体呈现的程度, 也就是颜色的逼真程度, 通常叫做"显色指数"。单位:Ra。
色温:光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时, 黑体的温度称为该光源的色温。单位:开尔文 (k) 。
眩光:视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比, 所造成的视觉不舒适称为眩光, 眩光是影响照明质量的重要因素。
同步性:两个或两个以上LED灯在不规定时间内能正常按程序设定的方式运行, 一般指内控方式的LED灯, 同步性是LED灯实现协调变化的基本要求。
防护等级:I P防护等级是将灯具依其防尘、防湿气之特性加以分级, 由两个数字所组成, 第一个数字代表灯具防尘、防止外物侵人的等级 (分0-6级) , 第二个数字代表灯具防湿气、防水侵人的密封程度 (分0-8级) , 数字越大表示其防护等级越高。
光周期:自然界或人造的能够影响生物有机体的亮暗循环。
光度测量:根据给定的光效函数, 如V (λ) 和V’ (λ) , 测量辐射量的方法。
光强分布:光源或者灯具在空间各个方向的光强分布。
光强曲线图 (表) :光强由极坐标或者图表给出, 表中的数值为光源在每1000流明光通时产生的光强。对于光强非对称分布的情况, 可采用两个不同平面内的光强分布图来表示该灯具的光强分布情况。
七、适用范围
LED照明灯具里, 底灯, 吊灯, 投射灯等装饰用, 反射用途的LED照明灯具可以完全胜任于任何场合, 包括美术馆, 博物馆等对颜色度要求较高的场所。但是对于商场, 写字楼等大规模设施来说, 作为大范围照明的LED灯具虽然已经诞生, 但是其指向性 (LED芯片发出的光是直线, 发散性不好) 太高, 造成大面积内设计平均的照度很困难。灯管型LED照明灯具排列过密, 设计成本过高, 失去节能效果。因此, 现阶段装饰用途场合, LED照明灯具完全可用, 大面积室内照明还不成熟。
※历史与发展
当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下, 节约能源是我们未来面临的重要的问题, 在照明领域, LED发光产品的应用正吸引着世人的目光, LED作为一种新型的绿色光源产品, 必然是未来发展的趋势, 二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。
中国LED产业起步于20世纪70年代。经过30多年的发展, 中国L E D产业已初步形成了包括L E D外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链, 中国发展得比较快的LED企业很多:雷士照明、长方照明。在“国家半导体照明工程”的推动下, 形成了上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄七个国家半导体照明工程产业化基地。长三角、珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国LED产业发展的聚集地。
目前, 中国半导体照明产业发展向好, 外延芯片企业的发展尤其迅速、封装企业规模继续保持较快增长、照明应用取得较大进展。2007年中国LED应用产品产值已超过300亿元, 已成为LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明等应用产品世界最大的生产和出口国, 新兴的半导体照明产业正在形成。国内在照明领域已经形成一定特色, 其中户外照明发展最快, 已有上百家LED路灯企业并建设了几十条示范道路, 但在室内通用照明市场方面仍显落后。
2008年北京奥运会对LED照明的集中展示让人们对LED有了全新的认识, 有力推动了中国半导体照明产业的发展。当前中国半导体产业产业大而不强, 核心竞争力仍有待于进一步提升。对国内企业而言, 壮大规模、提高产品质量与技术水平是首要任务, 提高未来取得大厂专利授权时的要价能力, 或逐步通过研发突破核心专利。
实际上早在1907年, 人类就发现了半导体材料通电发光现象, 不过真正商用的LED是上世纪60年代。当时的LED由化合物半导体材料Ga As P制成, 发红光。在整个上世纪60、70年代, LED的发光效率非常低, 而且不能激发非常重要的原色——蓝光。在此阶段, LED主要应用于各种昂贵设备, 作为信号指示灯。
进入20世纪90年代, 随着氮化物LED的发明, LED的发光效率有了质的飞跃, 而组成白光的重要原色蓝光, 也在1993年由日本著名LED企业日亚化学的中村修二发明。这样整个可见光领域的单色LED已经完整, 能够满足各种单色发光的应用场所。
影响LED产业发展最重大的变化, 是高亮度白光LED的发明。自1997年白光LED发明后, 专家对白光LED进入普通照明领域的可能进行了研究。作为光源, LED优势体现在三个方面:节能、环保和长寿命。LED不依靠灯丝发热来发光, 能量转化效率非常高, 理论上可以达到白炽灯10%的能耗, 相比荧光灯, LED也可以达到50%的节能效果。中国绿色照明工程促进项目办公室做过一个专项调查, 我国照明用电每年在3000亿度以上, 用LED取代全部白炽灯或部分取代荧光灯, 节省1/3的照明用电, 就意味着节约1000亿度, 相当于一个总投资超过2000亿三峡工程全年的发电量。这对能源十分紧张的中国来说, 无疑具有十分重要的意义。
※产业前景
LED是Light Emitting Diode (发光二极管) 的缩写。LED广泛见于日常生活中, 如家用电器的指示灯, 汽车后防雾灯等。LED是利用半导体芯片作为发光材料、直接将电能转换为光能的发光器件, 其照明技术最大特点是节能, 同时具有长寿命、安全、绿色环保等显著优点, 它的耗电量只有普通照明的1/10。中国工程院院士、中国科学院半导体研究所研究员陈良惠为此算了一笔账:“只要目前1/3的白炽灯被半导体灯所取代, 每年就可为国家节省用电1000亿度, 这相当于节省一个三峡工程的年发电量 (总投资1800亿元的三峡工程, 年发电量为846.8亿度) 。”业内人士预测, 作为21世纪最具发展前景的明星产业, 半导体照明新技术有望替代传统白炽灯、日光灯、卤素灯的主导地位, 成为广泛应用的节能环保的优质光源。
一、世界LED产业的发展状况
目前, LED作为“照亮未来的技术”, 已受到越来越多的国家的重视。该产业未来长时期内的增长将达到非常高的速度, 据预测, 到2010年, 全球LED的产值将从2004年的125亿美元提高到500亿美元, 市场潜力巨大, 竞争也将越来越激烈。而美国能源部的研究报告分析, 到2010年, 美国将有55%的白炽灯和荧光灯被半导体灯替代, 每年节约电费可达350亿美元, 半导体灯有望形成500亿美元的大产业。半导体照明产业诱人的商机, 吸引了许多世界级企业的投资, LED产业得以快速发展。目前, 美国GE、荷兰飞利浦、德国欧斯朗三大世界照明生产巨头纷纷与半导体公司合作组建半导体照明公司, 抢占产业制高点;我国台湾地区也出台了新世纪照明光源开发计划, 大力发展半导体发光二极管产业;日本则提出, 2006年将用半导体灯大规模替代传统的白炽灯。我国内地在产业扶持、台商加入及国际巨头三方推进下, LED产业已初步形成。
LED产业2006年以后仍将保持2位数增长, 其中, 中国和韩国的LED产业将快速增长。据Robert Su分析, LED全球市场规模与上年相比2006年将增加10.9%, 达74亿6500万美元, 2007年达82亿7000万美元, 2010年达92亿9200万美元。从不同地区看, 到2010年日本和台湾地区依然会维持较高的份额, 同时预测:“韩国和中国的增长率将非常高。”比如, 2005年到2010年LED市场的增长率预测方面, 相对于日本的1.22倍、台湾的1.31倍, 韩国和中国分别为1.67倍、1.87倍。这样, 全球LED市场上韩国和中国所占份额将分别从2005年的9.3%和6.3%扩大到2010年的11.2%和8.5%。而日本和台湾地区的份额将分别从2005年的45.8%和17.5%减少到2010年的40.5%和16.5%。
二、我国LED产业的总体水平仍较落后
我国也于2003年紧急启动国家半导体照明工程, 并将其列入“十五”国家科技攻关计划。我国目前已将大连、上海、南昌、厦门、深圳纳入国家半导体照明工程产业化基地建设, 以期形成有优势、有配套能力、有公共测试服务的产业集群, 带动整个产业的发展。LED产业在我国已初具规模, 我国在半导体发光材料与器件领域已初步形成从外延片生产、芯片制造、器件封装到集成应用比较完整的产业链。南昌市LED产业集群效应初显, 并已将该产业列入“十一五”发展规划, 预计到2010年将实现年产值100亿-200亿元的目标。
LED行业具有比较长的产业链 (包括上游、中游、下游及应用产品) , 每一领域的技术特征和资本特征差异很大, 从上游到中游再到下游, 行业进入门槛逐步降低。上游外延片具有典型的“双高” (高技术、高资本) 特点, 中游芯片技术含量高、资本相对密集, 下游封装在技术含量和资本投入上要低一些, 而应用产品的技术含量和资本投入最低。
L E D产业链的不同特点吸引了不同的投资对象。从我国国内来看, 上游和中游的外延/芯片领域受到资本实力强大的企业的关注, 这些企业有上市公司 (如江西联创、长电科技等) , 也有资本雄厚的民营企业 (如深圳世纪晶源、厦门三安、大连路美等) , 目的是通过上游和中游高端切入, 力争在LED领域占据主导地位;但该领域投资额度大, 专业技术人才比较匮乏, 投资风险比较大, 已投资企业的回报率还不高。下游封装领域近期也受到投资者的高度关注, 相对于外延芯片“双高”的特点, 投资封装领域不但可以降低技术风险, 且投资规模适中, 更加接近于应用市场而降低市场风险, 故受到投资者的青睐, 尤其是对功率型封装更加充满期望;但该领域用高品质芯片还未完全国产化, 基本以进口为主, 受制于人, 很难购买到高品质产品, 使功率型封装行业受到很大的发展阻力。应用产品的市场准入门槛最低, 是直接面对终端市场的领域, 技术风险小、投资额低而且回收快, 是小额资本进入LED行业的首选, 如圣诞灯、草坪灯、手电筒、指示灯、信号灯等产品, 这类企业在深圳、广州、厦门、宁波等地已经形成了产业集聚;但因该领域进入门槛低, 市场竞争日益激烈, 定单对企业的生存与发展致关重要, 多数厂商采取低价竞争策略, 产品品质缺乏基本保证。
※国内产业链
中国LED产业已经形成了基本完整的产业链, 并初步形成了珠江三角洲、长江三角洲、北方地区、江西及福建地区四大区域, 每一区域都初步形成了比较完整的产业链, 85%以上的LED企业分布在这些地区。国家半导体照明工程首批批准的半导体照明工程产业化基地为上海、厦门、大连和南昌, 基本反映了这种产业格局。
一、珠江三角洲地区
珠江三角洲半导体照明产业主要集中于深圳、广州、佛山、东莞等地, 最明显的竞争优势就是应用市场较大和中下游企业的集聚, 是国内封装规模最大、投资最集中的区域;广州已经集中了几十家下游封装企业, 在封装和LED应用方面的领先优势;深圳形成了“蓝宝石—外延—芯片—封装—应用”的完整产业链, 涌现出了一批著名企业。珠江三角洲的其薄弱环节在于技术力量相对薄弱, 而且现有的技术力量都过于集中在少数几家企业。
二、长江三角洲地区
长江三角洲L E D产业主要集中于上海、江苏和浙江。上海已经在半导体芯片制造和封装应用方面呈现出良好的产业发展态势, 并形成了比较完整的产业链与企业群;江苏在LED封装及应用方面已经初具规模;宁波具有很好的产业基础和经济区位优势, 是国内主要的特种照明灯具生产基地, 发展潜力很大。长江三角洲半导体照明产业的优势是拥有大量的技术和商业人才, 产业化经验较丰富, 资本力量较为雄厚。
三、北方地区
以北京、大连为代表的北方地区研发机构最集中, 研发力量最强, 拥有外延芯片的国内最好技术;大连在产业化方面则具有明显的区位优势和非常强的产业实力, 通过技术引进和产业化, 大连已经成为我国重要的LED产业基地。北方地区的半导体照明产业的优势是研发机构和人才较多。
四、江西及福建地区
江西省从上游外延材料、中游芯片制造到下游器件封装都实现了规模化生产;福建的厦门已经拥有芯片制造、封装及应用产品研发和生产的企业数十家, 具有集群优势、人才优势和区位优势, 形成了比较完整的产业链条和较大的产业规模。厦门也将与台湾的区位优势纳入其产业发展的总体规划, 希望吸引台资形成完整的产业链条和产业规模。
※品牌照明
一、GELCORE
1. 照明概况
通用电气公司 (GE) 是世界上最大的多元化服务性公司, 同时也是高质量、高科技工业和消费产品的提供者。从飞机发动机、发电设备到金融服务, 从医疗造影、电视节目到塑料, GE公司致力于通过多项技术和服务创造更美好的生活。GE在全世界100多个国家开展业务, 在全球拥有员工近300000人。杰夫·伊梅尔特先生自2001年9月7日起接替杰克·韦尔奇担任GE公司的董事长及首席执行官。
通用电气公司的历史可追溯到托马斯·爱迪生, 他于1878年创立了爱迪生电灯公司。1892年, 爱迪生通用电气公司和汤姆森-休斯顿电气公司合并, 成立了通用电气公司 (GE) 。GE是自道·琼斯工业指数1896年设立以来唯一至今仍在指数榜上的公司。
GE业务集团:
7个发展引擎——产生85%利润, 在技术、成本、服务、全球分销和资本效率方面有强大优势的市场领先者:消费者金融集团、商务融资集团、能源集团、医疗集团、基础设施集团、NBC环球、交通运输集团。
4个现金增长点——在增长的经济环境下持续产生现金流和收益:高新材料集团、消费与工业产品集团、设备服务集团、保险集团。
通用电气在中国:
早在1906年, GE就开始发展同中国的贸易, 是当时在中国最活跃、最具影响力的外国公司之一。1908年, GE在沈阳建立了第一家灯泡厂。1934年, GE买下了慎昌洋行, 开始在中国提供进口电气设备的安装和维修服务。1979年, GE与中华人民共和国重建贸易关系。1991年, 第一家合资企业GE航卫医疗系统有限公司在北京成立。
迄今为止, GE的所有工业产品集团已在中国开展业务, 拥有11000多名员工, GE已建立了40个经营实体, 总投资15多亿美元。随着中国加入WTO已后市场的逐步开放, GE的金融业务也正积极寻求在中国发展的机会。
2. 公司概况
GELcore是GE照明与EMCORE公司的合资公司, 创建于1999年1月, 总部位于美国新泽西州, 公司致力于高亮度LED产品的研发和生产, 通过把GE先进的照明技术、品牌优势和全球渠道与EMCORE权威的半导体技术相结合, GELcore已经在转变人们对照明的认识过程中扮演了重要的角色。GELcore现有的产品包括大功率LED交通信号灯、大型景观灯、其他建筑、消费和特殊照明应用等, 通过把电子、光学、机械和热能管理等各个领域的技术相结合, GELcore加快了LED技术的应用并创造了世界级的LED系统。另外, GELcore还利用独特的客户管理系统来和那些LED专家和产品应用客户保持长期的友好关系。
3. LED新产品
美国通用电器为世界三大照明厂之一, 其与Emcore所合资的Gelcore, 也在今年照明展中展示其LED现在与未来的相关产品。现有产品 (Tetra) 专注在看板显示上, 颜色从白光到可见光相当多样化, 大部分用于各式广告招牌上;至于未来之新产品Gelcore则展示了1W和4W封装的高功率LED, 1W产品内含一颗1×1 (mm) 芯片, 而4W之LED则配置了3颗芯片, 与其它厂商产品最大的差异在于Gelcore使用波长为405nm之UV光芯片去激发荧光粉产生光谱横跨可见光的白光, 且由于该UV光芯片并不参与白光混光, 所以因芯片差异所产生白光之变化不大, 减小了光斑的问题。
再者, Gelcore利用各色荧光粉混拌比例调配, 赋予该公司白光LED各种不同色温 (3000K、3500K、4100K、5000K、6000K) 与演色性 (CRI=70-95) , 并增加其效率至25 lm/W, 工作寿命达20, 000小时。而较具代表性之作品则分别是其1W与4W的产品, 当工作功率1W时, LED可产生光通量40 lm、色温4100K与演色性80之白光;如提高功率至4W时, 则产出90 lm、色温3500K与演色性90的白光。利用各种不同色温之白光LED照明, 促使景物呈现不同风采, 并赋予画作更生动的效果。
二、OSRAM
1.欧司朗照明运行分析
欧司朗光学半导体公司是全球三大照明巨头之一欧司朗旗下从事于半导体照明的子公司, 总部设在德国雷根斯堡, 主要业务包括照明、背光和传感器, 产品线广泛涵盖了从信号显示类低功率LED到照明类高功率LED。2007年欧司朗全球的销售额约为50亿欧元, 其光学半导体的销售额7亿欧元, 占总销售额的14%。
(1) 全球顶级轿车青睐LED前灯
据市场调研公司IMSResearch的报告, 欧司朗光学半导体是全球汽车LED市场最大的供应商, 2007年在轻型汽车LED市场中占有23%左右的份额, Lumileds和Nichia位居其后, 份额均为16%左右。
Felder指出, 目前全球车内应用的LED年销售额大约在5亿到6亿欧元, 在汽车内部如汽车仪表盘、车内收音机、开关已经100%是采用LED, 并且这一趋势正在从车内应用向车外应用加速渗透。“LED正在汽车尾灯、甚至前灯市场迅速吞噬原来普通照明灯市场份额, 如欧洲开始普及的白天行车用照明 (DRL) 。”
目前氙气灯在汽车前灯中依旧使用十分普遍, 但是其耗电量大, 并且占用很大的空间, 因此一些顶级汽车制造商开始转向采用LED, 如丰田、奥迪和通用就分别在他们的部分高端轿车上应用了欧司朗的LED前灯模块, 其中丰田更是明确表示, 将在2015年全线淘汰白炽灯泡。
Lumileds和Nichia无疑是欧司朗光学半导体最大的竞争对手, 如奥迪也同时采用了Lumileds的产品;与此同时, 由于消费电子市场利润低, 而汽车电子市场增长十分稳定, 很多台湾地区LED供应商如亿光电子等也开始进入这一市场。面对竞争, Felder显得信心十足:“我们并不担心竞争对手的存在, 因为汽车市场容量巨大, 不是一家供应商可以整个吞下的, 例如奥迪采用了Lumileds的产品, 而我们也渗透进Lumileds一直主导的凯迪拉克的地盘。并且欧司朗的产品线比别人要广, 我们始终保持着技术领先, 因此一直处于有利的竞争地位。”
(2) LED通用照明:飞入寻常百姓家
美国22%的电力消耗缘于通用照明, 在中国这一数字是12%, 是仅次于空调和办公设备的第三大电力消耗源, 与传统照明相比, LED固态照明有着明显的节能优势, 耗电量仅仅是普通光源的25%, 而使用寿命则是传统光源的10倍, 随着技术的进步, 这些优势还在被不断扩大。并且LED不产生热量, 在家庭使用环境下不存在火灾安全隐患。上述因素都促进了LED通用照明的发展。
阻碍LED在通用照明市场普及的最大原因在于高昂的成本。Felder认为, 尽管单个LED的价格比节能灯、白炽灯都要贵, 但是如果考虑到使用寿命、耗电量等综合因素, LED仍然具有优势。他强调说:“我们两个月前已经成功推出了发光效率达到110流明/瓦的产品, 并且最快两个月内就可以量产150流明/瓦的产品, 下一步将是200-220流明/瓦的产品。随着发光效率的不断提高, LED的整体成本优势将愈发明显。”与此同时, Felder还表示:“由于我们的客户已经不仅仅在中国制造, 而是越来越多地把产品研发部门搬到了中国, 因此欧司朗光学半导体也跟随他们进入中国, 将德国的设计力量带到了中国。”目前该公司的亚洲总部设在香港, 并在上海、深圳都有分支机构, 此外他们还在马来西亚兴建了其在亚洲的首座晶圆厂, 预计6个月后即可投入使用。
(3) LED助投影手机实现轻松演示
欧司朗光电半导体最近推出一款OSTARProjection SMTLED, 拥有紧凑小巧的外形和高发光效率, 可以集成到手机的超微型投影设备中, 使手机摇身变为投影机。Felder表示:“未来将有更多融合微型投影设备的手机面世, 除了现在我们看到的单投影手机概念之外, 还将出现更具实用价值的双投影手机。”
据他介绍, 未来的智能手机可能在上下两端各内置一个投影设备, 上端的设备用来将手机屏幕上的图像投影在墙壁或幕布上, 下端的设备则可以在桌面上投射出感应式电脑键盘, 这样, 消费者不仅可以突破手机屏幕的尺寸限制, 享受高质量的视频观赏体验, 还可以摆脱“黑莓”拥挤的键盘, 轻松书写邮件或者浏览网页, 同时完全不必依赖第三方媒体中介而抛开笔记本电脑。
高亮度LED投影对于手机功耗而言是一个不小的挑战, 众所周知, 电源问题一直是困扰便携式设备发展的瓶颈。不过Felder并不认为这是一个问题, 他解释说, 投影手机离开外接电源一般可以维持2小时持续工作, 不过更重要的是, 这款产品虽然属于移动设备的范畴, 但更多时间里消费者其实是在室内使用投影之类的功能, 因此可以很方便地采用外接电源供电。所以功耗并不是投影手机商用化所面临的最大挑战, 更大的挑战其实来自于LED产品的成本、能耗、发光效率与散热性等。
“LED投影设备是我们的高端产品, 尽管目前还不足以真正实现手机商用化, 但这是一个非常有意义的发展方向, 微软等公司都在密切关注这项应用。”Felder表示。
2.公司概况
欧司朗光电半导体是全世界第二大的光电半导体制造商, 其产品应用领域包括照明, 传感和成像。公司全球范围内共有员工超过3500人, 总部在德国雷根斯堡, 在加州的圣何塞和马来西亚的槟城都有自己的研发和制造基地。
欧司朗光电半导体公司是欧司朗全资的子公司, 也是世界两大领先级的照明生产商之一。它基于照明、传感器以及视频应用等方面的半导体技术, 为客户提供相应的方案。公司在全球拥有4000多名雇员, 在德国雷根斯堡、美国圣何塞以及马来西亚槟榔屿设有运作机构。截止到2007年9月, 公司年销售总额超过5.2亿欧元。
3.新品介绍
欧司朗光电半导体公司最近宣布推出新超亮LED, 名为钻石龙 (Diamond Dragon) 。这个新款超亮LED将会在2010年1月份推出。这款产品的亮度达到250流明, 白光色温范围从2700—6500K和单色。产品适用于室内外普通照明, 汽车前向照明和信号照明和其它高性能应用。
这款产品的表面安装封装提供的优秀的低热阻使芯片可以从LED封装中有效地散热。最大接合温度为175度。低热阻和高接合温度的结合使这款产品可以非常容易地集成到小的聚光灯比如MR-16灯泡和嵌入式筒灯。
钻石龙LED可以抵受高驱动电流而不会损坏。典型电流为1.4安培, 最大电流为2安培。5万小时寿命。坚固封装集成一个硅透镜和完全符合SMT要求。
这个高亮度单芯片产品采用欧司朗公司Thin Ga N芯片技术。产品额定功率在5-8瓦输出功率。
三、日亚化工 (株)
1.公司简介
日亚化工是Ga N系的开拓者, 在LED和激光领域居世界首位.在蓝色、白色LED市场遥遥领先于其他同类企业。它以蓝色LED的开发而闻名于全球, 与此同时, 它又是以荧光粉为主要产品的规模最大的精细化工厂商。它的荧光粉生产在日本国内市场占据70%的比例, 在全球则占据36%的市场份额。荧光粉除了灯具专用的以外, 还有CRT专用、PDP专用、X光专用等类型, 这成为日亚化工扩大LED事业的坚实基础。除此以外, 日亚化工还生产磁性材料、电池材料以及薄膜材料等精细化工制品, 广泛地涉足于光的各个领域。
在该公司LED的生产当中, 70%是白色LED, 主要有单色芯片型和RGB三色型两大类型.此外, 该公司是世界上唯一一家可以同时量产蓝色LED和紫外线LED两种产品的厂商.以此为基础, 日亚化工不断开发出新产品, 特别是在SMD (表面封装) 型的高能LED方面, 新品层出不穷。
2.历年研发分析
2004年10月, 日亚化工开发出了发光效率为50lm/W的高能白色LED。该产品成功地将之前量产产品约20lm/W的发光效率提高了2.5倍。同月底, 日亚化工开始向特定客户提供这种产品的样品, 并计划在2005年夏季之前使其月产量达到100万个。新LED主要针对车载专用前灯和照明市场。它的光亮度胜过HID光源, 因此对目前占据15%车前灯市场的HID光源 (High Intensity Cischarge) 构成了很大的威胁。日亚化工计划于2006年上半年正式批量生产该产品, 并计划于2007年, 以与HID同样的价格正式销售这种更明亮的产品。
以蓝色、白色LED市场的扩大为起爆剂, 日亚化工的总销售额也呈现出逐年上升的势头, 由1996年的290亿日元增长到2003年的1810亿日元.这期间, 荧光粉的销售额每年基本稳定在300亿日元左右.到2003年, LED相关产品的销售额已经占了总销售额的85.1%, 为1540亿日元.2003年全球LED市场约为6000亿日元, 因此, 日亚化工占据了约25%的全球市场份额。
目前日亚化学的紫外460nm LED, 外部量子效率达到36%, 白色发光效率达到60lm/W。
四、丰田合成 (株)
1.公司简介
如果将LED比喻为汽车, 那么可以说, 日亚化工提出了车轮和发动机的概念, 而丰田合成则提出了车体和轮胎的概念。1986年, 受名誉教授赤崎先生的委托, 丰田合成利用自身在汽车零部件薄膜技术方面的积累, 开始展开LED方面的研发工作。1987年, 受科学技术振兴事业团的开发委托, 丰田合成成功地在蓝宝石上形成了LED电极。因此, 把丰田合成誉为“蓝色LED的先锋”并不为过。
2.LED销售分析
丰田合成在近年来的发展速度也相当快。1998年, 其销售额为63亿日元, 但到2002年, 已增长至252亿日元。2003年, 由于手机白色光源亮度不足、中国台湾和韩国等地采取低价策略以及欧洲显示屏市场的低迷等诸多原因, 致使丰田合成没能完成原计划销售340亿日元的任务, 但是其销售额和利润均达到历史最高水平。
其中增长最多的是手机专用的白色LED。由2002年的27亿日元增长为123亿日元, 占总销售额的四成。其余的为蓝色、蓝绿色和3in1型的白色LED。2003年, 国内销售占8成, 为237亿日元。海外销售:亚洲47亿日元。
在应用方面, 手机占了72%。此外应用较多的还有液晶背光、按键、背面液晶背光 (3in1) 等。信号设备、大型显示屏等方面的应用也比较多。2004年, 丰田合成原计划销售420亿日元, 但由于手机市场低迷, 于是不得不将销售计划修正为300亿日元。
为了攻夺日亚化工占据手机背光市场90%的市场份额, 丰田合成意图提高白色LED的光亮度, 于2004年秋季开发出光亮度为1000mcd级的白色LED“TG WHITEⅡ”, 这比原来的600-700mcd亮了很多。紧接着, 丰田化合又开始开发1300mcd的白色LED。
此外, 汽车导航系统和电脑专用液晶控制器、TV专用大型液晶的背光等也是丰田化合的目标市场。照明应用方面的设计开发也正在紧锣密鼓之中。丰田化合的生产据点除了爱知县平和町的工厂以外, 还在佐贺县武雄市建立了生产蓝色LED等Ga N LED的第二个生产据点。其设备投资总额达156亿日元, 计划2006年月产量达到2亿个。届时两个工厂的总生产能力可达到月产4.2亿个, 其目标是2010年LED的销售额达到1200亿日元。
五、CREE
Cree公司建于1987年, 位于美国加利福尼亚洲, 研制开发并生产基于碳化硅 (SiC) 、氮化镓 (GaN) 、硅 (Si) 和相关化合物的材料与设备。公司的产品包括绿光、蓝光和紫外光LEDs, 近紫外激光、射频和微波半导体设备, 电源转换设备和半导体集成芯片。这些产品的目标应用包括固态照明、光学存储、无线基础和电路转换等。公司的大部分利润来自于LED产品和SiC、GaN材料的生产, 产品销往北美、欧洲和亚洲。
目前Cree 460nm LED, 外部量子效率47%, 白色发光效率80lm/W。
六、大洋日酸
大洋日酸公司的有机金属气象化学沉淀技术的研究和开发可以追溯到1983年, 在日本80年代整个化合物半导体工业革命大背景之下产生。大洋日酸研发了一系列高纯度气体如As H3, PH3和NH3的专业应用技术, 以及用于生产LD和LED产品的MOVPE设备。大洋日酸还开发了用于吸收这些应用产生的大量废气的净化系统, 并使之商品化.到目前为止, 大洋日酸已经为从研发机构到生产厂商等有着不同需求的客户提供了超过450台的MOCVD设备。其中大洋日酸的Ga N-MOCVD SR系列, 包括SR-2000和SR-6000是专门为蓝色镓氮LED、半导体激光和电子设备的研究和生产而设计。
(节选:《2010-2015年中国半导体照明 (LED) 产业投资分析及前景预测报告》)
半导体照明 篇2
（2010-2011）
北京麦肯桥资讯有限公司
2011年3月
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致 谢
在数据采集和报告撰写过程中，我们的工作得到了业界多方支持。有许多科研机构、企业单位都配合、参与了我们的调研工作，并提供了宝贵的信息资料。还有很多领域内外知名专家学者，对报告内容提出了建设性意见，在此，我们向给予我们工作支持的以下单位表示感谢：
国家半导体照明工程协调领导小组办公室 国家半导体照明工程研发及产业联盟 国家新材料产业发展战略咨询委员会 北京新材料科技促进中心 中国半导体照明网 佛山国星光电 清华大学 参与“十城万盏”试点城市调研的企业 参与《中国半导体照明产业年鉴（2010-2011）》数据部分调研的企业
北京麦肯桥资讯有限公司数据中心为广大LED企业和准备进入LED行业的企业及服务机构提供专业的服务：
1.LED相关行业的数据调研与分析
（1）凭借与企业、行业机构良好的互动掌握LED行业发展、个体经营的详实数据；
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3目录
1.0 前言.................错误！未定义书签。
1.1半导体照明灯具的优势...............错误！未定义书签。
1.2半导体照明灯具的发展趋势..............错误！未定义书签。
1.2.1 家用LED照明发展预测..........错误！未定义书签。
1.2.2 LED商用照明市场发展............错误！未定义书签。
1.2.3 太阳能光伏LED灯市场发展.........错误！未定义书签。2.0 半导体照明技术路线................错误！未定义书签。
2.1衬底...................错误！未定义书签。
2.1.1蓝宝石衬底............错误！未定义书签。
2.1.2硅衬底....................错误！未定义书签。
2.1.3碳化硅衬底............错误！未定义书签。
2.2 外延生长过程................错误！未定义书签。
2.3封装过程.................错误！未定义书签。
2.3.1半导体照明多芯片封装技术............错误！未定义书签。3.0 半导体照明市场发展................错误！未定义书签。
3.1外延片、芯片市场................错误！未定义书签。
3.2封装市场..................错误！未定义书签。
3.3白光LED荧光粉市场..........错误！未定义书签。
3.4外延生长设备.................错误！未定义书签。
3.5 LED产业区域发展状况..............错误！未定义书签。
3.6 LED产业投资态势分析..............错误！未定义书签。4.0 政策.................错误！未定义书签。
4.1产业扶持政策.................错误！未定义书签。
4.2科技发展政策.................错误！未定义书签。
4.2.1 LED行业高新技术产业化基地情况......错误！未定义书签。
4.2.2 半导体照明“863”科技计划.............错误！未定义书签。5.0检测设备.................错误！未定义书签。
5.1产品安全检测.................错误！未定义书签。
5.2应用产品性能检测................错误！未定义书签。
5.3环境性能检测.................错误！未定义书签。
5.4产品研发用检测设备............错误！未定义书签。
5.4.1荧光粉测试及分析..............错误！未定义书签。
5.4.2 LED产品热性能检测设备........错误！未定义书签。
5.4.2 LED可靠性和寿命检测设备...........错误！未定义书签。
5.5检测设备发展趋势................错误！未定义书签。6.0 半导体照明标准.................错误！未定义书签。
6.1国际半导体照明标准现状...........错误！未定义书签。
6.2国内半导体照明标准现状...........错误！未定义书签。7.0专利..................错误！未定义书签。
7.1国际专利现状.................错误！未定义书签。
7.1.1.国际核心专利的地区分布情况......错误！未定义书签。
7.1.2 国际核心专利的产业链分布情况..........错误！未定义书签。
7.2国内专利现状.................错误！未定义书签。
7.3发展趋势..................错误！未定义书签。
创新的半导体照明关键技术获奖 篇3
据悉，“节能中国宣传表彰活动”旨在宣传我国节能减排工作取得的成就，宣传和推广节能减排的理念，激励社会各界向先进典型学习，以榜样的力量引领中国节能事业的发展。第十届全国政协副主席、原中国工程院院长徐匡迪院士，第十届全国人大财经委主任委员、中国节能协会理事长傅志寰等多位领导出席发布式，并为获奖单位颁奖。
深圳市视凯威光电有限公司主导的半导体照明产业链关键技术项目致力于解决大功率LED制造和应用中的若干关键技术问题，通过DFX理论，构建大功率LED的多尺度多物理场耦合方法、理论与模型，实现涵盖MOCVD设备、大功率LED外延、芯片制造、封装和测试、应用产品的建模仿真，定量分析大功率LED的材料、结构和工艺因素对LED器件行为的影響机制，为大功率LED应用产品的开发提供理论指导和技术参考，尤其为低成本大尺寸衬底选择、缓冲层设计、芯片封装设计及工艺、系统级封装产品提供技术基础。通过对MOCVD设备和外延技术、大功率LED芯片制造技术、大功率LED封装技术、LED可靠性分析以及应用产品的协同设计，提高LED产品的质量，满足市场对更高品质LED产品的需求。
LED半导体照明行业专利分析 篇4
关键词：半导体照明,LED,专利分析
半导体即发光二极管, 是一种半导体固体发光器件。半导体照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明用具。半导体照明具有高效节能、低碳环保、等显著特点, 是实现节能减排的有效途径, 已逐渐成为照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一场照明光源的革命。为了能全面了解国外企业在半导体照明领域专利申请的现状, 本文拟从专利分析的角度, 研究各个发达国家在我国专利申请现状和趋势。本文的数据来源于中国国家知识产权局专利数据库。自2004年1月到2013年1月, 国外在国内申请的半导体照明领域一共申请专利20425件。
1 专利申请的数量和类型
本文通过对中国专利数据库进行检索, 共检到半导体照明行业相关领域专利20425件, 其中发明专利16849件, 占总发明量的82.5%。实用新型3493件, 占17.1%。外观设83件, 占4%。由此可以看出, 在半导体照明行业中, 大部分的都是发明专利。
2 专利技术生命周期分析
技术生命周期分析是通过描绘专利年、申请量和年申请人数之间的关系曲线, 判断行业的技术所处在的发展阶段。一共四个阶段, 包括萌芽期、成长期、成熟期、衰退期。
本文以专利申请人为横坐标, 以申请专利数量为纵坐标, 绘制2000年~2013年1月的技术生命周期图。由图2可以看出, 到2011年, 半导体照明的专利申请人数和专利申请量达到最大, 这说明该行业明确属于快速成长期。
3 专利申请人分析
主请人是指在某技术领域专利中申请专利数最多的那类的申请人, 。通过对专利主要申请人的分析, 可以了解该技术领域主要竞争者之间的竞争情况。
如图3所示, 本文以专利数量前10名的申请人为对象进行比较分析。可以看出, 前10名的申请人共有专利数1731, 占比8.5%。其中, LG公司所拥有的专利数量最多, 为685, 占比例最高, 占行业专利总数的3.3%;韩国LG集团于1947年成立于韩国首尔, 目前在171个国家与地区建立了300多家海外办事机构, 事业领域覆盖化学能源、电子电器、通讯与服务等领域。中国科学院半导体研究所紧随其后, 专利申请数为192.占行业总量的0.9%;在前10名的专利申请人中, 韩国占2家公司, 分别是三星和LG。日本占3家公司, 美国占1家公司, 中国有两家公司上榜。并且我们可以从图4看出, 前10名企业中, 只有两家中国企业 (包括台湾) 一共占有行业专利1.4%, 而外国企业共占有行业专利数6.1%。上述分析表明这些外国公司都十分重视在中国的专利布局, 并且大部分专利也都掌握在外国企业手中, 特别是日韩企业。因此, 韩国和日本是我国在半导体照明领域的主要竞争对手。
4 专利申请国别分析
中国LED产业起步于20世纪70年代。经过30多年的发展, 中国LED产业已初步形成了包括LED外延片的生产、芯片的制备和芯片的封装等较为初步的产业链。在国家半导体政策的推动下, 形成了上海、大连、南昌等七个半导体照明工程产业化基地。
为了明确我国半导体照明行业技术领域的主要竞争国家, 我们对不同国家在我国申请专利的情况进行分析。如图5, 我们发现每年中国是在该行业申请专利数最多的国家, 紧追其后的是美国和日本。这证明, 由于环保在世界各国日益受到重视, 使得半导体照明的应用也有了长足的发展。随着我国"十二五"工作的全面启动、相关扶持政策的出台、照明应用规模的推进, 我国半导体照明行业发展局面将会得到积极的推动。但于此同时我们应该注意到, 世界各国也把半导体照明技术放在重点发展领域。2007年以后, 世界发达国家, 如加拿大、欧盟和美国等陆续宣布将逐步淘汰白炽灯, LED照明产业的发展将成为全球产业的焦点, 竞争也必将白热化。
5 IPC分析
国际专利分类是一种全球通用的管理和使用专利文献的方法, 分析方法在于使各国专利文献获得统一的分类, 便于对专利文献进行分类管理、使用、查找。IPC分类自上而下分为部、大类、小类、大组、小组, 越往下技术特点越明显。我们从图6可以看出大部分的申请量是H01L类的。这类是半导体器件;其他类目并未包括的电固体器件, 占总申请量的67.4%。其次是F21S, 占总申请量的7.5%, 这类是指非便携式照明装置或其系统。从表1我们又可以发现, 中国的主要发明集中在H01L和F21S, 而H01S、C30B、G03F此类发明主要集中在美国。这也表面, 国家在专利类型的分布上还是存在一定差异性的。
6 结论
通过本文上述分析, 我们全面的了解LED行业的专利状况, 得到的结论如下:
(1) LED产业与我国信息产业未来十年的发展密切相关, 是"高技术、高投入、高产出"的产业。目前全球各国的LED相关专业技术正在快速更迭中。
(2) LED技术起源于欧美, 但是在亚洲国家 (地区) 实现大规模产业化。如日本、韩国、中国大陆和台湾地区等。
(3) 现阶段而已, 中国虽具有一定的LED产业基础, 但产业链尚不完善。主要问题在于, 是上游产品竞争力太弱, 关键设备以及技术等大都掌握在日本、韩国和欧洲等大企业手中, 所以中国在技术领域还需要加速创新的步伐。
参考文献
半导体照明 篇5
2、确立技术发展途径
根据国际、国内半导体照明产业发展趋势，结合上海特点，制定了《上海市半导体照明技术路线图》
上海市半导体照明技术发展将围绕LED的照明应用展开，主要侧重解决发光效率、可靠性、寿命、稳定性、光色等重点问题，在“材料外延技术与装备，芯片制备技术与装备，封装材料、工艺技术与装备，系统集成技术与应用”等方面凝练技术发展重点，同事，把“标准制定、关键检测设备与公共检测平台”作为相关研究内容。
从LED的发展趋势来看，通用照明、中大尺寸LED背光源、航空航天、医疗和农业、汽车灯和大功率LED芯片及光源将成为上海LED产业发展的主要目标和方向。围绕这些目标的驱动、散热和光学设计的系统集成将成为上海“十二五”时期的研究重点和主攻方向。
（二）规模快速增长
上海半导体照明产业已形成比较完整的产业链。从上游的基片材料、外延片生产到中游芯片制造，再到下游封装及应用，共有400多家企业，20多家研究机构，其中下游应用厂商较多，重点分布在室内外照明用LED灯具、显示屏和汽车等应用领域，在产业链中各主要环节上已逐步形成有一定规模的领头企业。
在整体布局上，目前上海半导体照明企业主要集中在浦东新区、嘉定区、闵行区、青浦区、松江区、金山区、徐汇区、和普陀区，产业已形成了以张江高科技园区为核心，辐射嘉定、闵行、松江、徐汇和普陀等区域的半导体照明产业布局，通过良性互动，发挥区域各自优势，形成具有上海特色、差异化发展的半导体照明上海产业化基地。
2010年，上海半导体中呢产业在国内政策和世博会的强力拉动下，规模快速增长，总产值达到150亿元，同比增长50%。
图16：上海市半导体照明产业历年产值情况
通过对上海半导体照明产业重点企业的研究调查，这些企业虽然处于产业链中的不同环节，但无论是NOCVD设备研发、外延片生长、芯片制造企业，还是在应用领域的显示屏、通用照明企业，2010年都稳步快速的发展。
上海蓝光科技有限公司2007年开始规模扩张，但资金压力过大，运营效果并不好。2010年是公司发展最快的一年，融资4亿多元。2010年底公司拥有MOCVD生产线18条，年产芯片60亿颗，全年销售额达到22982万元，同比增长155%，位列我国十大芯片生产企业第5名。
上海蓝宝光电材料有限公司重视研发，是美国加州大学圣芭芭拉分校“中村修二实验室”（UCSB SSLEC）成员单位，先后承担国家“十五”、“十一五”、“863计划”半导体照明工程重大产业科技攻关项目，及上海市光科技攻关课题近二十项。2010年公司销售收入达到15299万元，同比增长27%。公司希望政府支持LED照明产业关键设备的研发，走出具有上海特色的LED产业道路。
上海大晨光电科技有限公司已形成芯片、封装、照明、显示的完整技术与产品体系，形成了从二元、三元、四元芯片和SMD、DIP器件的系列产品系统生产能力。在LED光源包括半导体白光光源的应用领域，开发了多种产品，并进入了国内外市场；在大型专业LED显示屏方面，形成了多项具有自主知识产权的专有技术。大晨2010年销售收入达到12000万元，同比增长100%。
上海小糸车灯有限公司专业生产销售各种汽车电子照明灯具，共3000多个品种。产品在全国乘用车灯具市场占有率达40%以上。1999年上海小糸在国内首先开发了LED高位刹车灯，已有40多种产品出口美国、日本等国际市场。2010年上海小糸车灯销售收入达到126500万元。
上海亚明灯泡厂有限公司主要业务有光源、电器、灯具、LED照明、工程等五大部分。公司悠久的历史，雄厚的研发力量、照明产品齐全，为亚明公司在我国照明史上确立了无可比拟的重要地位。我国第一只白炽灯、第一支日光灯管、第一只高压汞灯、第一只标准灯泡、第一只电影放映灯、第一只高纳灯、第一只金卤灯、第一只UPS金卤灯、第一只陶瓷金卤灯等等，都是亚明公司生产的。亚明开始研发LED照明是在2007年，2010年人民大会堂项目竞标，亚明以第1名中标。2010年上海亚明灯泡厂有限公司LED产品销售收入达到8000万元，同比增长33%。
上海三思科技发展有限公司是我国最具规模的LED应用产品的生产厂商。公司主要系列产品是各类高端LED视频显示系统、各类通用或专业用LED显示屏、智能交通系统可变信息标志、智能排队管理系统、LED路灯、LED隧道灯、LED室内外照明灯等。三思显示屏的市场占有率比较高，近年逐步把重点向照明转移。2010年三思LED销售收入达到62000万元，同比增长44%。
上海亮硕光电子科技有限公司是一家主要从事大功率LED封装、LED应用照明、LED显示屏、LED景观照明及亮化工程、LED背光源及特种LED显示屏等领域的技术和产品开发的高新技术企业。2010年亮硕销售收入达到3867万元。亮硕世博工程收入占公司2010年销售收入的50%。
2010年，映瑞光电（上海）有限公司成立，该企业通过招聘、引进人才已形成研发团队和生产团队，公司依托上海集成电路的技术优势，从事蓝宝石、外延材料、芯片制造和封装生产，从背光应用入手，兼顾照明，研发LED特殊用途产品，通过垂直整合建设国内领先的半导体照明产业链。
上海鼎晖科技有限公司主要业务是LED现实领域。2000年转到工业领域，2005年涉足LED照明领域，在2006年底率先封装出全国最高的62lm/W。2010年鼎晖销售收入达到4619.40万元。
上海明凯照明有限公司通过整合产业资源，形成了技术中心、销售中心、生产中心、照明工程及专业市场的产业链，形成标准化照明测试平台，形成有效地检测验证能力。明凯照明2010年产值达到56500万元，同比增长16.1%，其中LED产值达8400万元。目前明凯照明公司从光源转向灯具，从低端转向高端，从传统照明转向新型照明，从单一产品转向集成系统，形成整体照明解决方案模式，进一步落实LED半导体产业化进程，发挥优势领域，突破技术难题，将节能降耗的理念真正推向市场，实现LED照明产品30%以上销售额同比。
通用电气（GE）公司中国总部设在上海，下设中国技术中心和物流中心。GE照明分为LED、光源和灯具三大业务板块，与日亚合作提供LED照明系统及解决方案。飞利浦照明重视中国的LED发展，2010年在绿色创新方面的投资累计已达10亿欧元，提前2年实现了在绿色投入方面设定的目标。由于公司在可持续创新方面的不断投入，2010年，绿色产品占整体销售的比例在2009年31%的基础上继续提高，达到了38%。飞利浦电子贸易服务（上海）有限公司大力拓展上海市场，提供飞利浦光源，灯具，汽车照明和电子镇流器产品信息及行业照明解决方案等。
（三）世博效应巨大
2010年的上海世博会上，半导体照明技术的大规模、创新性应用，成为最大的亮点之一。2800多种应用，10亿多颗LED芯片，“一轴四馆”乃至整个园区绚丽多变得夜景灯光均依赖半导体照明技术营造，实现了世界上首次最大规模的LED照明技术集成应用，更向世界展示了LED照明的璀璨前景。国际各种知名企业和技术团队云集带来了许多新的技术与理念，给上海产业注入了许多元素。
1、全球最大的示范区
世博会永久场馆“一轴四馆”是LED应用最集中的地方。世博轴阳光谷变幻莫测犯人夜景灯光，是世博园区最吸引人地方之一，那上面的LED发光点超过8万个。中国馆鲜明的中国红，也靠LED白色投光来映衬。主题馆、世博中心、文化中心也都有各自的姿彩。世博园区的广场景观照明、沿江景观带、标识与智能引导系统以及各个国家馆也大多采用了LED照明技术。每每入夜，上海南浦与卢浦两座大桥光彩闪耀。两桥之间横跨浦西、浦东的上海世博园流光溢彩，引无数游人流连忘返。而打造这光影绚烂世博园的正是将引领未来低碳、高科技照明的LED。
世博会开幕式上那块长300米，高30米的，像素点距为15cm，画面质量达到视频要求的全球最大户外LED显示屏，与炫动的焰火一起创造了难忘的视觉盛宴。台湾馆的最大亮点——点灯台上的祈福天灯就是应用了LED现实技术，幻化出天灯冉冉升空的奇妙景象。“国泰民安”、“爱与和平”„„一盏盏电子祈福灯把祝福送到全世界人民的心里。世博园大热门之一的沙特馆长91m、宽47m的“月亮船”造型建筑，船身上的大型环形LED屏幕播放着世界各地孩子们的笑脸。德国馆高潮节目“动力之源”的大球表面，也布满40万根LED发光二极管用来显示变幻的图案。石油馆、通用馆、气象馆等也装备了各具特色的LED屏幕，与关内展示主题相得益彰。
世博会上LED举世瞩目，这一方面表明LED技术已基本成熟，可以应用于各种不同的环境，尤其在景观照明和显示领域优势明显，已成为不可替代的技术。
上海世博会上通过创意设计和技术理念的演绎，带给了参观者前所未有的视觉体验。如荷兰馆的“欢乐街”将LED装饰在建筑的表面，通过明亮闪烁的视觉效果来表达荷兰馆在夜间张灯结彩的欢乐气氛。中国馆红色外墙的夜景灯光、丹麦馆的童话般灯光都大量使用LED灯具。中国馆、主题馆，世博文化中心，和诸多外国馆也都采用了半导体照明技术。
2、促进产业技术融合
世博应用是个平台，以重大工程形式促使产学研联动，形成支撑性技术、产品、应用和保障服务平台。
世博中心外观用两种色温的线型LED内透光的照明，内部会议厅采用的LED照明技术，实现了由景观向实用的跨越；主题馆东西两面5000平方米的世界最大生态墙；世博轴应用的19种最新研发的LED产品；城市最佳实践区内的沪上生态家把室外景观照明和室内功能性白光照明相结合，成为LED应用于生活的典范案例。LED室内照明市场即将启动，世博在室内照明方面的应用具有示范效应，为室内照明市场的应用做了一次“阅兵”。
世博LED照明技术的集成应用表明，半导体照明技术在未来不仅会将LED灯具涉及的各种元器件整合到一起，而且会和使用环境做到完美结合，给生活带来革命性的照明理念，这就是说系统级的解决方案能够创造出比单个灯具产品的应用更庞大的市场需求，这也是LED可持续发展的核心竞争力。
3、加快产业标准制定
上海半导体照明工程技术研究中心受上海世博局委托，前期对世博轴、世博中心、卢浦大桥、南浦大桥、浦东世博公园等重点场馆开展灯光设计方案、策划工作；联合上海市计量测试技术研究院组织多家单位联合编制《采用LED技术的照明工程与产品规范》（包括“采用LED技术的照明工程施工规范”与“采用LED技术的照明工程验收规范”两部分），目前上述两项规范列为上海市地方标准。上海半导体照明工程技术研究中心直接参与世博工程建设，实施应用示范项目。整个世博会期间组织企业和测试平台对世博会整个照明系统进行维护，为世博工程建设提供全方位技术支持保障。
4、开启通用照明元年
上海世博会成为绿色照明及新型显示技术展现城市低碳生活的精彩缩影，通过创意设计和技术理念的演绎，LED照明带给了参观者前所未有的视觉体验，LED的应用面不断拓展，不仅节能环保，而且为创意设计开拓了更大空间。6个月的展示期有明显的示范和引导意义，对新技术的产业化应用及市场爆发产生积极影响。
世博会从来就是改变人类生活方式的革命性技术成果的展示舞台，从电话到电灯，无不如此。1889年法国巴黎世博会上，爱迪生发明的白炽灯装点了埃菲尔铁塔，促使了白炽灯的迅速普及；1939年在纽约和洛杉矶举行的世博会上，展示了第一个实用荧光灯，开启全球荧光灯时代；而上海世博会也将预示着LED照明时代的来临，上海世博会将开启通用照明元年。
举办世博会，提高了上海LED照明产品的国产化水平，形成了一批LED产品规范，完善了专业服务平台建设，提高了上海半导体照明企业的产品研发、工程实施、专业服务能力，夯实了上海半导体照明产业的基础，更加明确了后世博期间，半导体照明将逐步进入通用照明的趋势。
（四）技术特点明显
1、技术研发优势
在国家半导体照明产业化基地中，上海的研究机构和高效较为集中，在半导体照明外延材料、芯片制造等高端技术领域开展了一系列卓有成效的研究，取得了显著成绩，在国内LED产业中据重要地位。2010年，上海市科委主持制定了《上海市半导体照明产业技术路线图》，提出LED产业创新能力要明显增强，支撑引领经济社会发展的地位要得到提升。继续保持LED高端应用在全国领先的优势，实现白光通用照明、LED关键材料和装备等领域的核心技术突破，建设具有国际水平的技术研发服务平台以及营销服务平台，培育一批具有国际竞争力的龙头企业，推动上海LED产业链向高端发展，建成独具特色的创新型LED产业基地的发展目标。并抓住举行世博会的机遇，大力支持上海半导体照明产业技术研发，取得丰硕成果。
（1）MOCVD装备研制
上海半导体照明产业的MOCVD装备完全依赖进口，这已成为上海半导体照明产业发展的瓶颈，也是上海LED芯片制造成本不能大幅度下降的重要原因之一。2010年，在上一年完成“MOCVD反应腔整体结构设计与制造技术”项目的基础上，目前，上海有中微半导体设备（上海）有限公司、理想能源设备（上海）有限公司和上海蓝宝光电材料有限公司三家单位在开发“大型产业化MOCVD的研制与工艺开发”项目研究，目前已完成反应腔样机研制，正在调试中。
（2）衬底
上海在材料领域的研发有较好的基础，有蓝宝石生产厂家，在新材料体系开发方面做了较多储备工作。在完成“蓝宝石和SiC衬底基片制备的产业化关键技术”项目基础上，目前衬底方面已经进行了专利布局，铝酸锂衬底已经做成了发光器件，蓝宝石、SiC衬底基片，建立了Φ2英寸Al2O3和SiC衬底的切、磨、抛制备中式生产线。
（3）高亮度芯片
在完成“功率型LED芯片出光效率和器件钝化技术的研究和开发”项目以后，上海蓝光科技有限公司与上海蓝宝光电材料有限公司已经对上述芯片技术实现产业化。目前上海在国内芯片研发方面已经走在前列，上海蓝光、上海蓝宝的863项目验收制备在国内列前三位，且一期、二期863项目在上海投入最大。
（4）封装
上海在上一年完成“高效LED用碳纳米复合导热涂料与白光平面光源关键技术研发、白光LED新型高效片状单晶荧光材料研究”项目基础上，2010年开展“用于大功率LED封装的低温共烧陶瓷基板及封装技术研究、基于单晶荧光材料的产业化无金线封装技术研究”，目前封装后实现光源光效80-100lm/W，显色指数≥80，光源寿命3万小时（光衰＜2%/2000小时，色温：3000-7000K；单晶荧光材料＞100lm/W，色温4000K左右，显色指数＞85。.（5）应用
①背光源：2010年，上海完成了“超薄型液晶电视用LED背光模组开发”研究。②航天照明：2010年，上海完成了“航天舱内照明灯具的设计与应用研究”，研制出适合于空间站居室应用的高效率LED照明系统和恒流驱动器，灯具的发光效率≥80lm/W，驱动器传动效率≥0.78。上海进行航天照明技术的自主研发已经有10个年头。神舟七号飞船的飞行员出仓时的照明系统就是上海用LED技术研制而成。上海在航天领域的LED应用技术国际领先、国内唯一，在高端LED照明技术的研发应用上，上海走在全国前列。
③白光照明：2010年，上海完成了“轨道交通车辆和站台高亮度灯具系统的开发及其规模化应用”、“高性能LED照明产业化技术研究”、“高架路道路灯照明灯具研究开发与应用”等研究项目。其中LED隧道照明与路灯灯具的研发，实现光源平均寿命5万小时，光通利用率达75%，灯具发光效率65-70lm/W。随着技术的成熟，2010年开创了白光照明的元年。
④农业照明：继“十一五”期间上海半导体工程技术研究中心联合上海孙桥现代农业开发区，对LED用于农业育苗、保鲜和杀虫进行了积极的研究探索，取得了显著成效后。2010年，上海又完成了“LED光源在现代化农业上应用研究与示范工程”研究项目。
⑤OLED：2010年，上海完成了“OLED面光源研发及其灯具模组生产技术公关”项目，完成一条2.5代线TFT OLED大规模生产线的详尽设计、规划、建设技术软件包（主要包括：总体技术方案，产品方案，总体建线方案等），方案重点为低成本化TFT OLED产业生产技术集成，极板规格为370mm×470mm，设计产能为年产10万片大片TFT OLED，同时组建一条200×200mm2的主动式OLED显示器中式线，组建一条200mm×200mm的微晶硅TFT极板实验线，并与OLED显示器中式线集成。
2、专利工作重视
在2005~2010年期间，全国LED相关专利申请（公开）数量（以公开日统计，包括国外申请人的在华专利申请）达到了30,608件，上海地区专利申请量为2,119件，占全国专利（公开）量的6.92%。其中，发明专利有866件，占专利总申请数量的41%，实用新型专利有1,204件，占专利总申请数量的57%，外观设计专利有49件，占专利总申请数量的2%。
2010年，上海半导体照明产业专利申请量快速增长，达到476件，比上海历年申请最多的2008年261件增加了215件，在全国各省市中名列第3，广东省以599件高居榜首，江苏省以554件紧随其后，浙江省以430件排在上海之后列第4位，北京则以308件居第5位（详见下图）
图17:2010年我国各省市申请半导体照明专利前10名情况
在上海半导体照明工程技术研究中心的组织、协调下，上海半导体照明专利联盟（池）于2008年5月5日成立以来快速发展，到2010年底，加入专利联盟的成员单位已增加到53家，加入专利池的专利共计479件，其中授权专利221件（见图18）。
图18：上海半导体照明专利联盟（池）授权专利
按专利类型分类：发明专利245件、实用新型195件、外观设计39件（见图19）。
图19：上海半导体照明专利联盟（池）专利类型
（五）平台服务优质
以上海半导体照明工程技术研究中心为主体，建立的半导体照明公共研发和服务平台，在已经建立起来的4个实验室、7个分中心基础上，2010年进一步拓展平台服务功能，提升平台服务质量和水平，为上海半导体照明产业的发展提供系统服务，获得上海市首批科技创新平台的称号。
（1）建立联合实验室
2010年，上海半导体照明工程技术研究中心为进一步拓展平台服务功能，积极探索与企业建立联合实验室的途径，成功走出一条有上海特色的建设公共服务道路。
上海半导体照明工程技术研究中心与上海东杰电器有限公司建立了“半导体照明新型显示实验室”。该实验室主要就半导体照明背光技术、投影显示等技术进行研究攻关。
上海半导体照明工程技术研究中心与莎益博设计系统商贸（上海）有限公司联合建立“LED光学、热学设计与应用联合实验室”，为半导体照明企业提供光学和热学设计、模拟和分析方面的技术支撑；在芯片设计、封装技术和照明应用等领域为业内提供解决方案。同事实验室还邀请了来自美国、日本及中国台湾的知名光学专家作为常年技术咨询顾问，定期开办各种技术讲座，普及LED照明关键技术和设计检测方案。
（2）开展人员培训
上海半导体照明工程技术研究中心通过开展项目研究来提升平台人员水平，提高平台务质量，为全市半导体照明产业提供系统服务。2010年，中心根据国内外产业发展的需求，积极开展一些关键技术、应用产品的测试方法与标准规范的研究。主要有：材料与器件的热血、光学和电学测试方法及标准的研究；LED产品设计与技术集成研究；LED相关产品的检测评估研究；探索LED潜在的应用领域；探索LED在医疗、传媒及2010年世博会上的潜在应用等；聚焦农业高新技术提升，与孙桥农业开发区合作开展LED生态补光技术研究。中心还开展半导体照明通用产品标准与规范制定，进行LED应用技术及产品性能评估与标准专利体系研究。
2010年，以平台软件建设为基础，启动了上海LED照明产业专利池的建设，尝试建立应诉国际专利纠纷的运行机制，建立了若干相关的标准和数据库，进行了专有检测技术的公关，进一步完善了平台的检测能力，开发设计出一套完整的LED光学特性的检测仪器和装置以满足对LED光效和其他光学参数的正确评定，完成铝酸锂衬底LED期间产业化研究，研究了抗静电的LED正反向抗静电性能比较，研制了新型机遇复杂曲面聚光器的LED光通量测试仪样机。
经过上海半导体照明工程技术研究中心多年的努力，建立了目前国内最强的半导体照明公共研发和服务平台。平台通过产品测试评估、技术培训、技术交流、产业分析与咨询、标准与规范制定、工程技术支撑、建立专利池、技术转化等多方面工作，2010年对外提供服务近万次，有效支撑了产业的高速发展，并为上海半导体照明产业长期有序健康发展奠定了坚实的基础。
上海半导体照明工程技术研究中心定位以服务产业为宗旨，通过关键共性技术研发、人才团队和公共服务平台建设等，建成具有国际一流科研设施和人才的半导体照明应用系统研发及实验基地，为产业发展提供应用支撑，推动上海市半导体照明产业迅速发展，建成LED应用系统研究和产业化支撑平台，达到国内领先、国际先进水平，成为应用技术的引领者，成为产品应用的带动者，成为产业发展的推动者，上海半导体照明工程技术研究中心已经向国家申报成为国家级工程中心。
上海半导体照明协会积极举办各种技术讲座和论坛，发挥政府与企业之间的桥梁和纽带作用。一年内先后举办了“景观照明工程产品技术研讨会”、“2010光文化，光经济、低碳世博，绿色照明节能技术长三角”论坛、《新颁布的LED国家标准解析》技术讲座和LED知识产权讲座；协办了“2010中国（上海）国际LED产业技术展”暨“2010中国（上海）国家半导体照明应用技术论坛”、“LED驱动电源研发及测试研讨会”；组织协会成员单位赴“第十一届中国西部国际博览会”和“第十二届中工国际高新技术成功交易会”参展，通过学习交流，促进上海LED产业的良性发展。
四、上海半导体照明产业发展的问题及对策
（一）上海半导体照明产业存在的主要问题
2010年上海半导体照明产业发展迅速，形成了上海产业化基地的特色，但也存在一些值得重视的问题。
1、设备完全依赖进口
MOCVD设备完全依赖进口，这不仅仅是上海半导体照明产业发展的瓶颈问题，也是国内半导体照明产业发展的瓶颈问题，这个问题不尽快解决，将严重制约上海半导体照明产业的发展。
2、企业生产规模较小
上海半导体照明企业规模与国外大公司相比差距很大，与国内其他企业相比，上海LED企业规模也较小，如2010年国内10大LED芯片企业排第1位的厦门三安销售额达到5.9亿元，上海蓝光销售收入2.3亿元排在第6位，相比之下差距明显。企业规模小已成为制约上海半导体照明产业快速发展的一个瓶颈问题。
3、产业缺乏核心技术
半导体照明核心专利技术掌握在国外几大公司手中，上海申请的专利质量有待提高，随着我国半导体照明产业的快速发展，半导体照明产业中上市公司的增多，国外技术垄断企业已经开展对我们国内企业的调查，“专利战”的开启已经迫在眉睫。
4、产业环境尚需优化
LED产业竞争日趋激烈，企业千方百计要扩大生产，取得规模效应，但是上海企业不约而同地选择到外地发展，究其原因，上海政府的扶持力度不够，针对本行业中小企业的融资平台不完善。
5、人才匮乏制约发展
上海半导体产业特点就是高端技术领先，优秀人才对上海LED产业发展尤其重要。随着全球半导体照明产业的快速发展，特别是亚洲LED产业的迅速崛起，产业竞争日趋激烈，人才争夺越演越烈。在上海半导体照明产业发展中，能够担任科研项目领头人的高层次人才和多年直接参与专业领域研发的资深人才不多，现有人才缺乏有效整合，引进和培养半导体照明人才已经刻不容缓。
（二）上海半导体照明产业发展对策
半导体照明产业面临巨大的产业发展机遇和更为激烈的市场竞争挑战，上海半导体照明产业要保持较高的发展速度，保持高端技术领先的产业特点，必须探索创新具有上海特点的产业发展道路，未来几年是上海半导体照明产业结构和格局调整完善的关键时期。
1、政府加紧制定政策
任何地方LED产业发展，都离不开政府之手和市场之手，两手缺一不可。建议政府在半导体照明应用推广、引进和留住人才、农业LED应用研究。医疗LED应用研究、农村照明计划、规范市场制定标准方面组织制定一系列的政策。广东省政府在2010年9月提出“十二五”期间将推广3000万只室内LED照明灯具，按照30%-50%的比例提供补贴，引导居民自愿购买更换LED节能照明灯具。天津滨海区也制定计划连续三年政府补贴，支持使用LED照明。上海政府也应尽快制定出更完善、力度更大的政策，支持LED照明进入家庭，促使上海LED产业快速发展。
2、重视品牌建设
（1）建设LED照明品牌
目前，LED应用市场发展的主要动力来自背光，但是，根据国家半导体照明产业联盟与相关企业共同测算，LED照明产品对卤素灯、白炽灯、CFL筒灯等在2011年已具有替代优势，对T8格栅灯、150W高压钠灯、250W高压钠灯在2012将具有替代优势。最快在2013年LED对15W家居节能灯也将出现替代优势。加上我国政府可能在2011年底出台关于LED灯具使用补贴的政策，在LED技术不断进步和政策强力推动下，我国LED通用照明市场将迅速成熟并走进千家万户。而家用照明的特点决定品牌和通路渠道是至关重要的，从某种意义上说是直接关系半导体照明企业的生死。
（2）形成设备制造产业集群
MOCVD设备是LED产业的核心装备，长期以来被国外几家公司垄断，导致国内LED企业在竞争的出发点上处于劣势，制约了国内LED产业的进一步发展。自主研发制造MOCVD设备，可以大大降低外延芯片企业的生产成本，有利于增强上海LED产业的综合竞争力。而且制造业是上海的传统优势，先进制造产业也是上海重点发展产业，“九五”期间上海已经开展MOCVD装备制造技术的研发，目前有几家单位在研发，都已完成了反应腔的设计方案，有的在安装，有的已处于工艺调试阶段。
建议发挥上海的制造业优势，由市科委和市经信委牵头，组织研究机构和企业联合攻关，在上海形成半导体照明设备制造企业集聚高地，组建外延工艺研发和设备验证平台，提高上海半导体照明产业所用设备的国产化率，从半导体照明产业基础领域提供保障，增强上海半导体照明企业的竞争力。
3、占领技术制高点
上海具备产学研联合攻关的能力，目前正在组织重点研发以下技术：（1）集成电路技术与LED技术结合 LED照明由于外延材料制造技术难度大，工艺难控制，因此国内外的材料专家研究LED的多早期的专利也基本集中在产业上游，各国对中下游关注不多。而集成电路产业关注的是材料与产品结合的技术，上海的集成电路产业在国内具有技术优势。
建议上海半导体照明工程技术研究中心与映瑞公司联合开发相关技术，中心的研发服务平台提供测试等技术服务，快速取得研究成果，结合映瑞公司的垂直整合，形成具有上海特色、国家领先的半导体照明产业链。
（2）高光效、高性能芯片
半导体照明产品的品质主要取决于芯片的质量。美国Cree公司2010年2月发表的208lm/W产品，欧司朗宣布2010年LED光效将达150lm/W。且这些芯片技术达到高光效的同时，其热稳定性、寿命等综合性能也提升迅速。上海芯片技术与国外相比存在一定差距，为此，要组织力量，布拉格反射层技术、提高散热和取光效率的新工艺、新技术、P/N钝化技术、光子晶体技术、提高芯片冷热系数技术、薄膜LED制备技术、芯片可靠性分析技术、微电子工艺化技术等方面加强研发，掌握光效150lm/W的高性能半导体照明芯片量产技术。
（3）超高光效、超高性能芯片
进行铝酸锂基质材料超高光效、超高性能芯片技术预研、非极性面和半极性面得生长、非极性面和半极性面材料量子阱、原子级平整外延生产技术，掌握光效200lm/W的高性能半导体照明芯片量产技术。
（4）LCOS（Liquid Crystal On Silicon 液晶覆硅）
LCOS（Liquid Crystal On Silicon 液晶覆硅）显示技术是新一代高清晰度数字反射式液晶显示技术，具有高分辨率（像素可以做到更小，可以轻松达到4K*2K）、高亮度、全数字化、环保健康、低成本等突出优势，因此被认为是未来世界数字显示技术的主要发展方向之一。由于LCOS技术是目前显示技术中唯一还没有被垄断的技术，近几年，正是LCOS显示技术发展的关键时期，因此研究LCOS显示技术是我国目前发展新型显示技术的最佳选择，实现LCOS显示技术在我国产业化，将改写只有国外跨国公司掌握核心显示技术的历史，改写多年来中国显示产业空心化现状。上海拥有光学元件制造业基础，有强大的光学系统设计技术，但要组织力量，研究新型LCOS芯片技术；LCOS液晶封装、结构设计；超常平整度、高导电率、高投射率及低膨胀系数的氧化铟锡（ITO）玻璃基板；LCOS芯片检测技术等
（5）半导体激光器
半导体激光器是激光显示最核心的部件，具有集成度高、光谱纯净、亮度高，分辨率高，激光全色显示在显示效果、效率和便携性及易用性上具有发光二极管无法比拟的显著优越性，在激光电影、激光电视和激光投影等领域的市场前景非常广阔。目前仅有日本、美国等少数国家掌握此项技术。上海有激光专业研究所，具有研究基础，重点是要展开氮化镓基蓝光激光器的工程化技术研究；635nm红光激光器与808nm绿光激光器泵源的工程化技术研究；
（6）OLED OLED（Organic Light Emitting Diode），又称有机发光二极管或有机发光显示。是用一个个单元的OLED组成一大块显示屏，具有高分辨、工作温度范围宽、屏体薄、不怕震动不怕摔、响应时间快（是液晶的千分之一）等特性，会在民用和军事界得到广泛应用。2010年，上海完成“OLED面光源研发及其灯具模组生产技术攻关”项目，建议在此基础上作进一步研究。
4、完善公共服务
作为国家科技基础条件平台的重要组成部分，上海半导体照明工程技术研究中心的研发和公共服务平台有效整合了上海及长三角地区的研发资源，通过开放研究设备和研究基地，共享科学数据和科学文献，提供专业技术、创业孵化、技术专业等服务，充分体现平台产学研联盟的定位，促进科技资源在全社会范围内的高效配置和共享利用。
但要建立上海LED服务与制造协调发展模式，不仅需要进一步完善研发和公共服务平台建设，拓展服务功能，提升服务水平，形成一个为市场和产品服务的国家级评估、测试平台以外，更要花大力气建设产业综合服务平台。要在调查研究的基础上，结合上海半导体照明产业特点和企业需求，提出产业综合服务平台的定位、宗旨、组织架构、近期服务内容和长远目标，使产业综合服务平台真正成为企业发展的伙伴和助手，成为上海半导体照明产业发展中不可缺失的助推器。
建设产业综合服务平台应具备以下服务功能：建立功能强大的资料信息库，为企业经营提供信息情报，为政府制定政策提供依据；建立LED基金，为企业特别是中小企业提供投融资服务；能提供技术交易、成果转化服务；具有合同能源管理方式的机制，能为单位提供节能服务；能提供产品展示交易服务；具有牵头组织产品联盟的能力；具有接近项目组织完成的能力等。
5、推进合同能源管理
目前全球商业照明占全球总照明市场用电量43%，比例最高，其中零售业、办公大楼、仓储用途、教育大楼、保健场所等应用领域用电量合计占总商业照明市场用电量的70%。随着全球能源危机的加剧，不管是家居用电还是商业、工业用电其电费增长趋势毋容置疑。上海情况也同样如此，高效节能的新型LED照明光源已成为大家关注的焦点。
合同能源管理在LED照明领域的推广旨在加快LED照明在通用照明市场的市场渗透率，上海可在浦东综合配套改革区里先试先行，由产业综合服务平台牵头，组织银行、基金和相关企业探索试点，这对增强上海LED产业综合实力，提升中小企业的创新能力和彰显后世博低碳理念，具有重要意义。
6、拓展新行业应用 后世博时代，上海应大力推动半导体照明在新行业中的应用，比如在建筑行业大力推动绿色建筑；在农业方面实施LED生态农业、“植物工厂”；在医疗卫生行业的要组织攻关研发，力争超前布局，渐进发展，加强对研发和示范工程的验收，积极推进LED行业规范和标准的制定。
21世纪将是生态农业的世纪，而物理农业是实现生态农业的主要途径之一，在总多的物理技术手段中光学在其中起着至关重要的作用，采用适合的光照策略，不仅促进动植物生长发育，还可以达到增产、高效、优质、抗病、无公害的目的。荷兰已广泛使用LED育苗补光、保险贮藏和杀虫，有的国家已用“植物工厂”来供应城市的蔬菜，这对土地资源紧缺的上海尤为重要。2010年，台湾鸿海公司已经与台大农学院合盖LED植物工厂；飞利浦、三菱、松下、亿光等四家公司加入中国LED植物工厂研发战略联盟。上海要在孙桥LED农业应用研究的基础上，实施LED都市农业应用示范工程。开展生物专用光源芯片研制与产品开发，实现现代农业LED光控系统产业化，这对改善人民生活、促进产业、促进现代生物产业和农业的发展具有非常重要的现实意义，同时也为LED产业提供了更为广阔、更为持久的消费市场，对于促进上海半导体照明产业的发展也具有非常重要的意义。
过去的一年，上海世博会的召开，LED技术的发展以及政府的支持，上海半导体照明产业取得了长足的进步，但也存在一些差距和问题。在新的一年里，上海半导体照明产业面临良好的发展机遇，同时也存在激烈的市场竞争，我们要务实求进，制定积极有效的政策，不断加强前瞻性和应用性的创新研究，进一步完善研发公共服务平台和产业综合服务平台，进一步完善引进、培养、留住人才的机制和环境，探索创新半导体照明产业的投融资体系，提高自主创新能力，扬长避短，做强产业，走出一条具有上海特色的半导体照明产业发展道路。
上海半导体照明工程技术研究中心
上海半导体照明工程技术协会
半导体照明 篇6
关键词：半导体；发光；二极管；照明科技；研究
2010年，上海因世界博览会的成功举办被世界各国人士铭记。在上海世界博览会开展阶段，光辉烂漫的夜晚景色是一大特色。这项光荣而艰巨的夜景展示，采用了节约能源、保护生态、绚丽多姿的LED发光二极管。通过调查与研究，整届世界博览会使用了10.3亿粒LED芯片。夜晚景色照明整体设计的负责人指出，LED发光二极管让世界博览会被照亮。本文中将对LED发光二极管的特征以及在具体生活中的运用进行阐述。
一、LED的概念
LED即指发光二极管，是一类半导体发光元件。其将固体半导体芯片当成发光原料，基础结构是一种发光的半导体原料，被堆放在装备引线的支持架上，周围使用环氧树脂封存，从而保护内芯不受损伤。
发光二极管的核心元件是P型半导体与N型半导体构成的晶片，一侧的P型半导体中空穴是核心部件；另一侧的N型半导体通常是电子。在其中存在一类过渡层，叫作P-N结。当正向电流流经电线对晶片形成影响后，电子会被移动到P区域，在P区域内，电子与空穴重合，之后通过光子散发电能，这就是众所周知的LED二极管的原理。
二、半导体发光二极管的特征
LED是半导体部件透过PN结完成光电互换，其具备以下特征：
1.稳定，节约能源，保护生态
发光二极管正向作业电压不大，通常是1.5～3.0伏，作业电流是5～150毫安，所以作业没有太大的风险。伴随科技的日新月异，其逐渐取代了传统的照明设备。当前，LED的光效已攀升到40lm/W，比日光灯高，比荧光灯稍微要小。目前运用的日光灯在运转阶段，会消耗大量的热能，对环境气温的敏感度较强；而荧光灯中有对身体健康有负面影响的汞。而LED照明是节能的、环保的，因此没有这方面的缺陷。
2.使用周期长，反应迅速
通常情况下，日光灯的使用周期大概是1000小时，荧光灯的使用周期是10000小时，LED的使用周期是2万～10万小时。通过对比，孰优孰劣一目了然。此外，LED发光反应迅速，其反应速率能够用纳秒来计算，荧光灯则通常是以毫秒来计算。
三、LED在各行业的运用
1.LED在屏显行业的运用
为了让LED应用更为便利，通常将LED排序为矩阵或笔段，设置为达标尺寸的LED模块；或将2根或10数根LED封装为1根LED集束管。其被当作一类象素，通过将LED模块或集束管依照具体尺寸需求排序为矩阵，并配套专业的屏显电路、直流稳压设备、软件、框架等，就完成了一部LED屏显的安装。
2.LED在背光源行业的运用
LED以计算机、移动设备等小尺寸液晶面板背光源領域完成了普及，利用手机界面、按钮、闪光灯中的LED来照明变得极为普遍。伴随科学技术的进步，移动设备的售价会降低，而一款移动设备平均要使用若干的表贴类LED，这表明移动设备市场需求量庞大。所以，LED在移动设备领域的运用效果一目了然。
另外，在笔记本背光源行业，LED也逐步替代了冷阴极管背光源，成为占据市场份额最多的产品。据可靠消息，通过检测，使用LED取代传统的冷阴极荧光设备，新的笔记本相较于以往的笔记本能够节约电能接近50%，并且不存在对人身体有危害、对生态造成破坏的重金属汞，而LED背光源商品的售价和CCFI背光模块基本持平，是时下最流行的照明设备。
四、结束语
综上所述，LED是一类新照明设备，近年来取得了一定的营销成绩。当然，其在运用层面依然有着技术缺陷，比如光通量不佳，散发的光与天然光依然有区别等。然而，这也无法否定LED照明科技革命带来的影响。
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半导体照明产业与标准化研究 篇7
半导体照明即采用发光二极管 (LED) 作为光源的照明方式。LED是一种由半导体技术研制成的光源, 具有可靠性高、功耗低、寿命长、污染少、抗震力强等优点, 由无毒材料制作而成, 属于典型的节能绿色照明光源。
半导体照明在特殊照明领域如交通信号灯、景观照明、LED全彩显示屏等的应用, 节能效果明显。景观照明 (替代霓虹灯) 节能70%, 水立方5×104 m2的景观照明工程全部采用LED, 与传统荧光灯相比, 全年预计可节约电能74.5万度, 节能73.34%;交通信号灯 (替代白炽灯) 节能80%;庭院灯节能70%。在功能性照明领域, 节能效果已开始显现, 如LED作为次干道路灯 (替代高压钠灯) 节能70%。虽然初始采购价格是普通灯的三倍, 综合节约成本约3～4年可以持平。
随着技术的不断突破, 功率的不断增大, 开始进入普通照明领域, 如LED汽车灯、LED背光源、LED手电筒、LED台灯、LED射灯、LED路灯、LED遂道灯、LED室内照明等, 年节电500亿度, 通过节电可以减少CO2, SO2、NOX、粉尘排放5 000×104 t。预计2015年, LED的发光效率可以达到150 lm/W, LED照明占有20%的照明市场, 每年将节约用电1 000亿度, 超过三峡水电站年发电量。通过节电可以减少CO2, SO2、NOX、粉尘排放1×108 t。
我国是能源消耗大国, 在照明上消耗能量占社会总量消耗的10%以上。半导体照明具有资源能耗低的特点, 从材料制备、产品制造和应用三个阶段全生命周期能耗低于传统照明。据统计如果我国现有家庭平均每户使用一只LED灯代替普通白炽灯, 每年可减少650万吨煤的燃烧。
世界照明工业正在转型, 根据国际社会创造节能的新局面的目标, 很多国家都在加紧立法, 鼓励使用节能型光源。欧盟2012起禁用所有瓦数的传统灯泡。大多数白炽灯泡将于2014年在美国市场上禁止销售。加拿大定于2012年开始禁止销售白炽灯。以LED占普通照明市场10%计, LED普通照明市场的潜在规模将达250亿美元。
毫无疑问, 半导体照明是21世纪最具发展前景的高技术领域之一。以“节能、环保”为目的的“绿色照明”已成为世界性主流。
2 国内外半导体照明发展计划
(1) 美国
美国从20世纪90年代开始致力于照明节能标准的研究, 并且各州都有相应的能耗限制标准, 涉及居住、办公、商业、体育、交通运输、医院、学校等建筑的照明节能。美国能源部推进固态照明计划和SSL (固态照明) 能源之星标准的发展。
2001年7月, 在美国“半导体照明技术蓝图”的基础上, 美国能源部启动“下一代照明计划”。美国能源部针对“国家半导体照明研究计划”进行核心技术的投资。其中与照明产品检测验证相关的有白光LED产品能源之星标准、商品检测工程 (CPTP) 、LED普通照明技术展示工程等。
(2) 日本
“21世纪照明计划”是由日本金属研发中心和新能源产业技术综合开发机构发起和组织的为期5年 (1998-2002) 的国家计划。目标旨在通过使用长寿命、更薄更轻的GaN高效蓝光和紫外LED技术使得照明的能量效率提高为传统荧光灯的两倍, 减少CO2的产生。日本已经完成了“21世纪照明发展计划”的第一期目标, 正在组织实施第二期计划。计划到2010年, LED的发光效率达到120 lm/W。
(3) 欧盟
欧盟将以节能灯、卤素灯泡和LED灯来代替白炽灯成为欧洲居民的主要照明灯。2011年前欧洲强制实施机动车日行灯, LED将更加广泛的应用于汽车。
欧盟设立了多色光源的“彩虹计划”, 成立了执行研究总暑, 通过推广半导体照明实现高效、节能、使用无害材料、制造自然光的目标。
(4) 其他国家和地区
2000年, 韩国政府制定了“氮化镓半导体开发计划”, 并成立光产业振兴会负责计划的组织与实施。韩国的“固态照明计划”经政府审议批准。
澳洲从2010年起禁用白炽灯。英国商业、企业和改革部于2007年7月启动了“用于有效照明解决方案的新型发光二极管”计划, 目标是开发新型氮化镓芯片技术, 将发光二极管光源商业化。
中国台湾地区从2010年开始实行永续能源政策纲领, 全面应用LED照明。2002年9月成立了“下一代照明光源研发联盟”, 进行高亮度白光LED的研究和开发。2002年10月成立“半导体照明产业推动联盟”, 并建立“高亮度白光LED专案计划”, 并推动的“下一代照明光源开发计划”。台湾经济部2008年提出《永续能源政策纲领》, 希望由政府带头做起节能减碳, 发展低碳经济, 全面应用LED照明。
(5) 中国
自2003年, 科技部实施“国家半导体照明工程”以来, 经过近十年的努力, 半导体照明产业已具一定规模。《国家中长期科学和技术发展纲要 (2006—2020) 》将高效节能、长寿命的半导体照明产品作为工业节能的优先主题。2006年, “半导体照明工程”被列为国家863计划重大项目。在十大重点节能工程、高新技术产业化示范工程、企业技术升级和结构调整专项等领域先后支持半导体照明技术研发和产业化项目。
2009年9月22日, 国家发改委、工信部等六部委联合发布《半导体照明节能产业发展意见》, 明确了加快半导体照明产业发展的指导思想、基本原则、发展目标及发展重点等, 为推动产业健康发展, 培育新的经济增长点, 扩大消费需求, 促进节能减排有重要指导意义。
3 半导体照明技术和产业发展现状
(1) 技术及产业现状
从1962年第一只红光LED诞生起, LED经历了46年的历程。国外LED技术特别在蓝光、白光、功率LED以及应用方面均有较大突破。但都集中在几个大集团公司, 如日本日亚、丰田合成公司、德国Osram公司、美国Gree和Lumileds公司等。他们申请有关LED的专利有1万多项, 形成了高度的技术垄断。
中国LED产业起步于20世纪70年代。经过30多年的发展, 中国的LED产业已经形成了包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、封装以及LED应用产品在内的较完整的产业链。但是我国的半导体照明大部分只做技术含量不高的封装工艺, 而中上游领域发展的时间不长, 产品的推广力度不够, 多数应用还是在特种照明领域, 层次主要停留在中低档上, 在国际市场上占有的份额还比较低。
LED的核心技术是外延、芯片制造技术, 特别是高亮度LED和功率LED的核心技术。外延和芯片是产业的关键环节, 占到成本的60%～70%, 这方面的制造处于行业成长期、市场潜力大, 但是技术门槛高, 技术的成熟度、人员、持续创新能力、技术导向等都对产业的发展有很大的影响。
目前核心设备MOCVD (金属有机源化学气相沉积设备) 基本依赖进口。其中装备与原材料及高端应用产品成为制约我国产业发展的关键环节。
高亮度及白光LED近年来在我国内地发展非常迅速, 增长率均超过50%。国产LED外延材料、芯片以中低档为主, 80%以上的功率型LED芯片、器件依赖进口。
照明用LED的发光亮度、光电转换效率、能效、寿命等受到普遍关注。因此提高内量子效率和出光效率、提高抗光衰能力和功率芯片的散热水平等重要技术的研究非常重要。
我国的功率型白光封装取得了较大进展, 发光效率基本达到国际产业化水平。在半导体照明应用产品的系统技术集成开发方面也有不小的进步, 新开发的应用产品实现批量生产并有部分产品出口。
(2) 发展半导体照明产业的基础
在国家节能减排背景下, 发展半导体照明产业应将政府引导与市场机制相结合, 技术引领与需求带动相结合, LED产业发展最终还是需要靠产品标准和能效标准等政策引导, 因此从标准、检测、认证等多个方面共同努力, 为半导体照明产业的发展营造良好的环境。目前半导体照明产业的发展已经具有了一定的基础:
(1) 标准方面
标准是产业长远发展的方向, 具有战略制高点的意义。半导体照明产业链及标准体系已初步形成, 相关标准化组织逐步成立, 标准相继出台。原信息产业部组织成立了“半导体照明技术标准工作组”, 并推出了“企业联盟”等有代表性的标准化组织, 这一标准化新举措得到了广大企业的重视和支持。
目前, 半导体照明技术标准工作组成员单位有73家, 涵盖了产业链上的芯片制作、器件封装、荧光粉制备和应用产品制造等各方面的产学研用企事业单位、科研院所和大专院校。该工作组于2009年发布了九项半导体照明电子行业标准, 涉及术语、材料、芯片技术、封装产品检测和测试方法等多个领域。全国照明电器委员会也颁布了八项标准, 涉及LED模块安全、性能、测试方法、术语和LED灯具, 这些是半导体照明领域重要的技术标准。
(2) 检测方面
半导体照明产品越来越多地进入人们的日常生活, 无论是政府采购、工程招标, 还是民众购买, 都对半导体照明产品的质量和能耗非常关注, 市场对半导体照明产品检测机构需求非常大。检测平台能够为发展半导体照明产业发展提供必要的支撑。
我国自半导体照明工程启动之后, 产业化关键技术有了一定的突破, 产业投资非常踊跃, 但我国在LED及其应用产品的检测能力方面还处于起步阶段。各地纷纷大力投资建设检测机构, 但仍存在很多问题:一是设备重复投入, 缺乏国家层面的统筹协调;二是产品检测方法不统一, 检测机构之间对同一产品的检测结果不一致;三是检测机构的大力建设, 有经验的技术人员队伍建设速度跟不上。
(3) 认证方面
开展半导体照明产品的节能认证是半导体照明产业发展的重要环节。出口美国、欧洲等国家的产品都需进行能效的检测并贴能效标签。中国质量认证中心 (CQC) 建立了高效照明电器产品的认证和标识制度, 将对半导体照明产品等开展节能认证工作, 其中主要包括LED道路/隧道照明产品、LED筒灯和发射型自镇流LED灯三类产品。半导体照明产品的节能认证的开展是与国际接轨的重要途径。
(3) 存在问题
半导体照明产业作为革命性的技术产业, LED产品技术创新与应用开发能力的提高, 器件可靠性研究位置越来越突出, 测试技术与标准也渐成热点, 中国LED产业已经进入了一个崭新的发展阶段。但仍存在一些关键问题制约着产业的发展。主要表现在:
(1) 研发层面
缺乏核心专利与专利战略;研发投入不足, 缺乏支持基础理论研究的长效机制, 共性技术研发平台尚不完善, 关键技术研发没有形成合力。人才结构性缺乏, 特别是产业化人才;资源分散、共享机制尚未形成;企业尚未成为研发主体, 成果转化与持续创新能力不足。
(2) 企业层面
我国半导体照明生产企业超过3 000家, 其中70%集中于下游产业, 且技术水平和产品质量参差不齐。企业规模小, 产品档次低, 赢利能力差;尚未形成竞争优势和品牌;核心装备与关键材料严重依赖进口。
(3) 产业环境方面
检测设备、检测方法研发和标准制定工作不能完全适应产业快速发展的要求。半导体照明产品的标准与检测体系建设亟待完善, 权威检测平台尚未建立, 无法对现有半导体照明产品进行质量评价或认证。据调查, 国内对半导体照明光源LED性能参数的检测还没有一家设备齐全、公正的检测机构, 也没有统一、规范的检测仪器和方法。因此, 目前国内的检测能力还不能完全满足当前产业快速发展的需要。
虽然不少地方将半导体照明节能产业作为发展的重点, 加大支持力度、但也同时存在盲目投资、低水平建设、产业无序竞争、产品质量良莠不齐的现象, 资源浪费严重, 影响消费者信心, 不利于产业健康发展。
我国LED产业的国际竞争力还比较弱, 虽然中国是照明产业的大国但却不是强国。如何用高新技术改造传统产业, 提升产业的核心竞争力, 半导体光源这项高新技术是中国照明产业从半导体照明的大国走向强国的关键, 培育有国际竞争力的新型照明产业是非常重要的。
4 半导体照明标准化发展建议
在节能环保背景下, 政府的大力支持和巨大的市场需求对我国的半导体照明是千载难逢的历史机遇。目前, 我国相关的政策相继出台, 根据我国半导体照明的发展状况提出如下几点建议:
(1) 积极推动半导体照明标准制定、产品检测和节能认证工作
对于整个产业的发展而言, 政府通过制定标准或者产品补贴来进行政策引导。因此按照已有的半导体照明技术标准体系、有规划、有步骤地完成标准制修订工作, 同时注重与传统照明产业技术上的区别, 根据产品本身的技术特点制定科学、合理、可操作的标准;标准的制定应以国内的技术水平为基础, 在满足产业需求同时注重标准的时效性;
此外, 积极推动我国半导体照明权威检测机构的建设速度, 促进节能认证工作的进程, 使其更快更好的服务于产业。
(2) 重视核心技术和知识产权战略研究
由于白光普通照明远没有达到产业化程度, 因此仍有很大的技术发展空间。因此应该以此为契机, 专门组织专利的分析研究以寻找突破, 在此基础上选择优先发展方向, 增强半导体照明研究型企业申请专利保护的意识。
(3) 加强半导体照明人才队伍建设
半导体照明产业是技术密集、知识密集的高科技产业, 关键技术的研发、测试方法的研究等都需要大量高素质、高技能的人才。因此需要提升国内相关技术和管理人员的专业水平, 加快培养产业发展急需的人才的进度。加大标准化专业知识的培训力度, 提高运用标准化技能开发产品和参与市场竞争的能力。
(4) 积极参与国际相关组织和活动
积极参与国际相关组织的活动, 密切关注国内外半导体照明节能标准、法规和政策, 跟踪国内外半导体照明的先进技术和成果, 做到与国际接轨。
摘要：半导体照明被世界公认为节能绿色的照明光源。阐述了国内外半导体照明发展计划, 通过对我国半导体照明产业状况进行分析, 结合我国特点, 提出半导体照明标准化发展建议。
半导体照明综合标准化技术体系 篇8
关键词：半导体,照明,综合,标准体系
1 概述
“综合标准化”强调的是要运用系统的思维方式和方法, 以实现标准化对象系统整体最优为目的, 以产业链各环节技术或产品作为标准化对象, 以成领域、成体系制定和实施标准为手段的一种先进的标准化工作方式。
因此半导体照明 (LED照明) 综合标准化总体思路:以服务和支撑半导体照明产业发展为目标, 坚持“系统管理、重点突破、整体提升”的原则, 创新标准制定的方式、方法, 采取部内司局联手、标准化组织联合的工作方式, 整合资源, 协作分工, 加强标准化体系顶层设计, 完善半导体照明标准框架体系, 以器件、模块、光源和灯具标准的制定为重点, 协同制定外延生长、芯片制造、器件封装、原材料、零部件、灯具、配套制品、技术手段、生产准备、检验方法等成套、成体系标准, 加强标准的宣贯, 以半导体照明标准的制定规范行业发展, 推动我国半导体照明产业健康可持续发展。
半导体照明综合标准化技术体系打破传统的以标准归口分工为划分依据的模式, 将半导体照明技术领域范围内现行有效的标准、正在制定的标准、规划制定的标准, 按标准的分类和产品门类的关系有层次、有联系地组成的一个反映技术标准总体全貌的图表。它具有科学性、全面性、系统性和预见性, 是半导体照明技术标准化领域进行标准化活动的依据, 应能对标准的编制规划具有指导意义。
2 半导体照明综合标准化工作对象
半导体照明综合标准化工作对象是:以半导体照明产业链上各环节产品为主, 兼顾相关材料、设备和应用。其产业链和各环节主要产品如图1所示。如果将更多地与人居环境、数字家庭和网络、建筑学等相结合的半导体照明产品看作半导体照明系统, 那么该系统的主要组成部分也是半导体照明综合标准化的工作对象, 其系统组成如图2所示。
图1、图2中:
(1) LED:半导体发光二极管, 如未加说明, 即指“器件”, 也是通常所说的“封装”。
(2) LEDs:是指用作光源的, 包括单个LED、或多个LED、或由多个LED芯片组合的, 可包括散热或光输出结构, 不包括驱动电路 (源自IEC 60747-5-6半导体器件第5-6部分:光电子器件——发光二极管) 。
(3) LED模组:由单个或多个发光二极管芯片和/或驱动电路、控制电路封装在一起、带有连接接口并具有发光功能且不可拆卸的整体单元为LED模块。由LED或LED模块和电子元器件组合在一起, 具有一定功能并可维修或拆卸的组合单元为LED组件 (源自SJ/T11395-2009《半导体照明术语》) , 统称为LED模组。
(4) LED部件:一种组合式照明光源装置。除一个或多个发光二极管 (LED) 外, 还包括其他元件, 例如光学、电气、机械和电子元件, 要求连接GB 19510.14《灯的控制装置第14部分:LED模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求》规定的控制装置工作 (源自GB/T 24826-2009《普通照明用LED和LED模块术语和定义》“LED模块”) 。例如LED球泡灯、射灯、灯管、LED光引擎等具有相关特性的照明中间装置。
(5) LED照明设备:包括LED光源与灯具组装后的照明装置, 也包括整体式LED灯具。
(6) LED照明系统:由LED模组/光源/灯具、智能控制系统 (包括通信协议、控制软件等) 、传感器 (各类传感器) 、直流供电系统 (如一次供电电源、二次供电电源、分布式供电控制系统等) 组成的, 与使用环境、网络、建筑学等相结合的LED照明系统。
3 半导体照明综合标准化技术体系
我国半导体照明综合标准化技术体系是由框架图和明细表两大部分组成。框架图在《信息技术与标准化》2012年第10期《探索半导体照明综合标准化工作促进产业健康可持续发展》一文已经介绍过, 在此不再赘述。
半导体照明综合标准化技术体系明细表由已发布标准、正在制定中的标准和待研究制定的标准建议三部分组成, 其中待研究制定的标准项目见表1。
半导体照明综合标准化技术体系与产业链的主要产品有一定的对应关系, 但也根据产品的结构特点进行调整, 以提高基础标准和产品性能规范的适用范围, 避免标准的重复制定。同时考虑到半导体照明产业链长、产品种类多、应用广泛、技术交叉跨学科, 因此将该体系分为三个子体系组成, 总体系将制定一个最顶层的通用标准:“半导体照明术语”, 该标准将对半导体照明技术领域产品生产、流通、贸易和标准的制定起到统一协调的作用。各子体系主要包括:
(1) 子体系01:材料和设备
该子体系分为两个部分, 其中材料部分, 包括产业链上游的LED照明用主要原材料、衬底材料、封装材料、发光材料等;涉及的标准主要为基础标准、方法标准、产品标准等。设备部分包括关键的制造、测试、试验设备, 涉及的标准为产品标准、安全标准等。
(2) 子体系02:芯片和器件
包括产业链中上游的LED外延片、LED芯片和LED, LED照明的驱动IC用芯片、控制IC用芯片等;涉及的标准主要为基础标准、方法标准、产品标准、能效标准、光安全标准等。
(3) 子体系03:照明设备和系统
半导体照明 篇9
传统的路灯光源采用高压钠灯, 因其全向光源的特点, 使路面存在照度分布不均、被照物体颜色失真、眩光严重、寿命短、维修率高等缺点, 整体光效较低。白光LED的特点正好弥补了这些缺点, 作为一种弱电发光器件、在信号指示应用中已经成为一种成熟的电光源。LED灯具定向照明的特点适应路灯照明 (包括景观照明) 对于照度均匀分布的要求。其发光效率高, 并具有生产成本低、器件性能稳定、高效、节能、长寿命、显色指数较好等优点, 为下一代新型路灯的发展提供了一次变革契机。
1 LED应用于路灯照明的两个关键问题
目前, LED应用于路灯照明的关键问题在于如何提高发光效率和如何提高器件总的光通量两个方面, 国内外研究开发LED的公司和科研机构多数把研究重点对芯片及其封装技术的研究作为研发突破口。现在, 顶级白光功率LED可以达到接近1001 m/W的效率, 而且能够发出701 m/W的可用光输出。台湾大功率LED封装制造商艾迪森 (Edison Opto) 公司的Edixeon大功率KLC8系列整合了艾迪森最先进的封装技术, 在1A驱动电流下光通量为2501 m, 350 mA下光效为1001 m/W, 且寿命超过5万小时。Cree公司推出了基于EZBrightTM1000芯片的1601 m白光大功率LED。Lt本LED芯片制造商日亚 (Nichia) 采用MOCVD法制备出的芯片光通量达1061 m (350 mA) , 与30 W白炽灯的总光通量相当。首尔半导体单芯片白光LED在350 mA下典型光效为1001 m/W。LED芯片供应商普瑞斯光电推出BSV系列侧面出光LED芯片, 封装后的白光LED的典型光强值为1 500 mcd。清华大学集成光电子学国家重点实验室于2008年初, 在LED路灯的光学系统和散热结构上取得重大突破, 研制了高光提取效率、矩形均匀照度分布的功率型LED封装光学系统。经测试, 单颗功率型白光LED比目前道路使用的高压钠灯综合节能达60%以上。 这是在LED路灯装配制造技术方面的重大进展, 这种新型照明产品已成功应用于道路照明中, 取得了较好的节能和照明效果。据测算, 如果全国的道路照明均采用高效、新型LED路灯, 则每年可以节省4.2×109 Kwh的电能。
2 LED在路灯照明应用中的发展方向
如果从改变路灯照明布局和现有模式上去适应LED固有的特点, 可以为LED在路灯照明中开辟更广阔的路径, 也可以有效地解决在LED封装和大功率化上遇到的散热、材料和封装后的有效透光、合理分配光源的瓶颈问题。表现在4个方面:
2.1 用点光源代替面光源
改变把LED光源制作成完全等效于现有路灯热辐射光源的传统思路, “试图把许多小的半导体集中在一起完成光通量的实现”束缚了LED的户外照明应用;可以发挥半导体器件体积小、每件能耗小的优势, 用分散的群体 (点光源) 实现集中照明 (面光源) 的目标。
2.2 光源带状布置替代分段布置
改变路灯的灯具布置模式, 取消灯杆式分段集中灯具的照明方式, 采用悬挂式光带或者埋地式透光光带的照明敷设方式。也即用带状点光源替代分段布置的热辐射光源。
2.3 弱电电源替代强电电源
改变路灯的供电方式, 变传统的强电电源为适合单个器件的LED电光源。也即按照单个LED光源的电源需要设计供电和配电的电源和方式, 而不是以LED光源去适应现有的路灯电源。
2.4 改变控制模式
利用LED定向照明的特点, 通过布置不同的LED光照方向的方法满足局部和整体照明的调节需求。
参考文献
[1]王军.大功率区域照明LED驱动电源设计与研究[J].轻工科技, 2012 (7) .
[2]张云鹏.LED在道路照明中的应用[J].农村电气化, 2012 (7) .
[3]冉井旺, 李峰, 陈宏.LED照明灯具在烟草行业节能改造中的应用[J].灯与照明, 2012 (2) .
[4]高南, 刘伟区, 闫振龙, 等.功率型LED封装用高分子材料的研究进展[J].广州化学, 2012 (2) .
针对太阳能半导体照明系统的阐述 篇10
1 太阳能半导体器件特性概述
太阳能半导体主要由光学系统、电极、PN结芯片等组成, 晶片发光体面积约0.025平方毫米, 整个发光过程经历三个阶段:在正向偏压条件下注入载流子;光能传输;复合辐射。在环氧树脂物中封装半导体晶片, 电子流过晶片时, 带正电的电子和带负电的电子在空穴区域复合, 空穴和电子消失产生光子, 光子能量与空穴、电子之间的带隙成正比, 光颜色和光子能量相对应, 根据可见光频谱分析, 红色光和桔色光的光能量最少, 紫色光和蓝色光的光能量最多。随着封装技术、材料技术的快速发展, 绿色LED光效约50lm/W, 橙色和红色LED光效100lm/W, LED的全色化、超高亮度和高效化特点, 其应用范围越来越广泛, 特别是在户外照明系统中应用效果较好。LED在色度方面实现了所有的可见光, 尤其是超高亮度白光LED的涌现, 推动了照明光源的快速发展。一般情况下, 光强1cd是高亮度LED和普通LED的分界点, Galn As、AIln Ga P和A1Ga As材料主要用于加工高亮度LED, 其中高亮度红光LED采用A1Ga As材料, 高亮度黄绿、黄、橙和红LED采用AIln Ga P, 高亮度紫、蓝和深绿LED采用Galn As。
LED半导体的发光效率较高, 卤钨灯、白炽灯的光效为12~20流明/瓦, 将讲钠90~130流明/瓦, 荧光灯50~60流明/瓦, 并且光谱窄、单色性好, 不需要经过过滤就可发出有色可见光。同时, LED是一种全固体发光体, 耐冲击、耐震不容易破碎, 无污染, 可开发为小型轻薄的照明产品, 方便维护检修和安装。并且LED光源的启动时间较短, 气体放电光源的特性在很大程度上决定了启动时间, 这种采用环氧封装的半导体光源, 内部不含有灯丝、玻璃等容易损坏的元器件, 可经得起冲击和震动。
2 太阳能半导体照明系统设计
(1) 系统组成。太阳能半导体照明系统由半导体照明负载、控制器、蓄电池和太阳能电池等组成, 在基本结构框架中设置备用电源, 通过备用电源, 即使长时间连续下雨, 半导体照明负载由备用电源也可以持续进行供电, 确保在蓄电池不能及时供电时太阳能半导体照明系统也能安全、稳定运行。太阳能半导体照明系统运行时, 太阳辐射能通过太阳能电池转换为电能, 太阳辐射强度和温度对于太阳能电池输出功率有着直接的影响, 当辐射强度较弱、温度偏低时, 电池输出功率无法始终保持稳定性, 因此必须在太阳辐射强度较大的时间段通过蓄电池及时存储电能, 便于在照明系统运行过程中可靠、稳定地向半导体照明系统供电。控制器是太阳能半导体照明系统的核心, 通过控制器科学管理蓄电池充放电过程, 有效控制照明系统工作状态, 使太阳能半导体照明系统在不同工作状态下平稳运行。
(2) 转换过程。半导体材料是太阳能电池的重要结构材料, 其最重要的特性就是光伏效应, P-N结太阳能半导体等效电路图, 如图1所示, 半导体接收太阳能辐射后发生光伏效应, 经过以下三个转换阶段。1) 产生电子对。半导体在绝对零度状态下, 其内部形成介电子带, 导带上不含有电子, 正常状态下, 半导体可看作是绝缘体, 不显示导电性。当太阳能辐射到半导体时, 禁带宽度比光子能量小很多, 半导体会快速吸收这种光, 若半导体晶格对太阳能辐射量吸收较多, 这时可脱离电子对半导体晶格的约束, 产生大量自由电子, 形成空穴。因此为了使半导体晶格约束电子转换为大量自由电子, 半导体禁带宽度应小于光子能量, 例如, 硅禁带宽度为1.15ev, 半导体禁带宽度和入射光能保持一致的条件下, 光吸收效率较高, 可产生大量空穴—电子对, 然而当比携带能量大的光子射入半导体时, 由于一部分光子被半导体晶格吸收, 会损失一部分能量, 造成发光效率下降;2) 空穴—电子对分离。当太阳能半导体照明系统周围没有电场时, 半导体中均匀的分布着大量光激发的空穴—电子对, 由于外电路没有电流流过, 需要利用某种方式在太阳能半导体中产生势垒, 确保激发的空穴—电子对分开, 持续的向照明系统外电路进行供电。通常情况下, P-N结主要用于实现这种势垒, P-N结对于空穴—电子分离发挥的作用是有限的, 若没有设置外部电路, 分离后的电子聚集在P、N两层中, P-N结正向, 逐渐朝着电位势垒降低方向发生偏转, 分离停止后, 恢复到正常状态。P-N结之间电压称为开路电压, 照射光量和短路电流成正比;3) 载流子移动。空穴—电子对在光能辐射条件下不一定全部分离开来, 分离数目和产生数目的比值称为收集效率, 在电荷浓度梯度和电场偏移效应作用下发生移动。通常情况下, 载流子具有自动恢复平衡状态的倾向, 若过剩载流子寿命比P-N结电子移动时间短, P-N结位置和过剩载流子寿命对于收集效率有着决定性影响, 空穴移动到P层, 电子移动到N层, 正电荷和负电荷分别集中在半导体梁, 使用导线连接这两端, 可产生电流。
3 结束语
近年来, 太阳能半导体照明系统快速发展, 被广泛的应用在各个照明领域, 结合太阳能半导体器件应用特性, 在未来发展过程中进一步优化和完善半导体照明系统, 不断提高其发光效率。
参考文献
[1]孙艳玲.太阳能LED照明系统研究与设计[D].杭州电子科技大学, 2013.
[2]李薇.太阳能LED照明系统的研究[D].北京工业大学, 2012.
半导体照明 篇11
关键词：半导体照明,非成像光学,应用
半导体照明为我们的生活带来了巨大的改变,根据此技术提供的设备支持,我们实现了夜间作业等极具工作效率和节省工期的建设活动的有序开展。半导体照明主要仰仗的媒介便是非成像光学技术,这一技术目前基本通过LED光板这一主要途径来实现,从而将半导体照明设备的一系列显著特性都应用于人们生活的各个领域中,从而为人们带来生活质量的改变。但若想使半导体照明中的非成像光学的具体应用更加切合人们生活与生产的实际情况,还需要对非成像光学技术有一个全面的了解。
1 LED光源的特性
1.1 照明光源的种类繁多
半导体照明作为当下照明技术的主体,在我们的生活中起着不可替代的作用,因此我们首先必须要对半导体照明机制的原理有一个透彻的了解。在目前半导体照明的具体应用环节,半导体照明技术的主要实现形式是LED光板照明途径。而LED光板照明又要借助于非成像光学机制,因此非成像光学机制就被作为半导体照明的核心技术而广泛开发和利用。而LED照明作为照明类光源的一种,具有极为广泛的应用领域。
半导体照明在当下正作为市面上的室外景观性路灯以及一定室内环境条件下的照明设备来向市场具体投放,以此来满足大众的照明要求。而因为个人的实际使用状况和对光源的需要因人而异,具有较为强烈的差异性,这对于半导体照明操作人员的要求也就随之增大,因此相关的技术人员就必须结合不同人的不同使用标准来设计与布置不同款式的半导体照明设施。另外,性能的硬性要求,也在一定程度上提高了照明的效果,但是LED芯片的光分布还需要进行布置,性能的标准无法控制光分布情况,因此,需要按照垂直分布的要求,合理使用LED芯片。
1.2 LED光线特征明显
LED板作为一种发光媒介,在实际的光源释放层面也具有一定的差异,其光线成像的机制需要借助自身的主屏来实现,因此主屏之上光线的具体现实情况与光线之间的夹角密切相关。据观察发现,夹角越大,实际的光线也就越弱,而这也恰恰说明了LED的光源具备一定的灵活性,这一灵活性使得它能够随环境的变化而做出自主性的调整,也就能够在这一基础上满足不同环境下的不同光源要求,较为符合人们个体的主观差异性。
因此,相关的技术人员就需要从技术的实际应用层面出发,以光学的基本原理为主要核心,再结合不同场所的不同条件,尽量使相应的LED光源满足一定的照明要求,使LED光源的具体分布更为合理化。LED发出光线可以随着夹角变化而改变,这样的光学问题就属于非成像光学的范畴。基于此,技术人员一定要合理设计光学分布,使其可以在光学系统管理的情况下,提高LED光源的使用效果,进而满足更多的使用要求。
2 半导体照明中的非成像光学具体应用情况
2.1 非成像光学的要点所在
半导体照明与传统的光学机制不同,并不存在能量的过度损耗以及光源的一次性运用等不合理的缺陷,半导体照明在当今新时代的全新科技化元素相结合之后具有了更为人性化和更为优异的光学性能,在对光源的能量转化层面处理的十分妥当,能够使光源在一次成像期间未来得及开发的能量在循环体系中被重复利用,进而使得能量转换体系能够得以系统性的优化。
半导体照明还打破了传统光学系统的平面型光源传播界限,从光线的原始点型光源出发,从光学的基础出发,让非成像光学体系能够在主屏上以更为稳定的全息全能性光线集中性体系得到全方位的释放,进而使光线的强度得到全方位的提升及优化,并且这份提升具备一定的可控性,能够根据人们的实际需要进行自主调节,打破了传统光学机制较为狭隘且具有限制性的框架。但是这一技术的实施和应用要基于使用者的自身使用背景来进行人性化的技术处理,以使得技术能够准确而没有误差地为人们所用,并且还要注意外环境对光线发生机制的实地影响。
2.2 非成像光学具体照明应用案例
为了更加全面的展现出非成像照明的优秀特质,研究非成像照明的优势,在阅读室中,由于读者需要长时间阅读,视觉神经会非常疲劳,如果设置出柔和的光线,就会有效缓解视力疲劳。这要求阅读灯必须在一个统一的平面上,其照明的强度不能低于特定值,并设置出合理的LED照明环境,只有这样才能体现出非成像光学照明的先进性。
在使用时,非成像光学照明会在主屏上形成一个最大边沿的暗点,这就说明光照强度已经达到了一定的上限,这种情况下,对阅读者的眼睛就是最好的保护状态。在给定的照明区域中,也存在光照强度不断变化的情况,所以需要利用非成像光学系统对LED光源进行控制,使光照区域可均匀照明,并确保区域外没有或存在一少部分光照,这就是LED光源节约能源的一种体现。按照非成像光学系统的控制要求,需要合理设置发光线与轴线的发光角,进而满足光源保护视觉的标准。
结束语
总而言之,半导体照明中的非成像光学技术打破了传统光学技术的局限性框架,以一种全新的光感传播体系将光的传播和使用体系上升至一个全新的层次,从而使得光学在我们生活以及生产中的时间性、地域性应用更为人性化、自由化。而半导体照明中的非成像光学技术的这一突破性应用领域的全面开发有利于光学资源的全面性合理分配,有利于为人们的生活和生产系统提供更多的便利,同时还有利于促进我国相关产业的全面发展,因此相关部门和科研单位必须重视这一研究成果,并将之加以全面性的合理利用,进而从光学的角度推动我国经济体系建设的全面革新与进步。
参考文献
[1]杨国平.半导体照明中的非成像光学及其应用[J].黑龙江科技信息,2016.
[2]王兵兵.半导体照明中的非成像光学及其应用[J].智富时代,2016.
[3]祖宇霆.半导体照明中的非成像光学及其应用[J].黑龙江科技信息,2014.