半導體照明

當前全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，節約能源是我們未來面 臨的重要的問題，在照明領域，LED發光產品的應用正吸引著世人的目光，LED作為一種新型的綠色光源產品，必然是未來發展的趨勢，二十一世紀將進入以LED為代表的新型照明光源時代。

1、暫時的溫度升高不會產生光強衰減，較高的溫度在較長時間內工作會使LED產生光衰。

2、LED實際是個半導體PN結，其正嚮導通電壓雖然都在一個範圍內，但卻因生產廠家、設備型號、進貨批次的不同而相異，這種情況極易導致相當一部分LED不能工作在正常工作點上。

3、單個LED功率低。為了獲得大功率，需要多個並聯使用，例如汽車尾燈。單個大功率LED價格很貴。現階段LED價格較之於白熾燈價格要貴幾倍、十幾倍甚至幾十倍。

4、顯色指數低。在LED照射下顯示的顏色沒有白熾燈真實。

波長：光的色彩強弱變化，是可以通過數據來描述，這種數據叫波長。我們能見到的光的波長，範圍在380至780nm之間。單位：納米（nm）。

亮度：亮度是指物體明暗的程度，定義是單位面積的發光強度。單位：尼特（nit）。

光強：指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和範圍內發出的可見光輻射強弱的物理量。

單位：燭光（cd）。

光通量：光源每秒鐘所發出的可見光量之總和。單位：流明（Lm）。

光效：光源發出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源節能的重要指標。單位：每瓦流明（Lm/w）。

顯色性：光源對物體呈現的程度，也就是顏色的逼真程度。通常叫做“顯色指數”單位：Ra。

色溫：光源發射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時，黑體的溫度稱為該光源的色溫。

單位：開爾文（K）。

眩光：視野內有亮度極高的物體或強烈的亮度對比，所造成的視覺不舒適稱為眩光，眩光是影響照明質量的重要因素。

同步性：兩個或兩個以上LED燈在不規定時間內能正常按程序設定的方式運行，一般指內控方式的LED燈，同步性是LED燈實現協調變化的基本要求。

防護等級：IP防護等級是將燈具依其防塵、防濕氣之特性加以分級，由兩個數字所組成，第一個數字代表燈具防塵、防止外物侵人的等級（分0-6級），第二個數字代表燈具防濕氣、防水侵人的密封程度（分0-8級），數字越大表示其防護等級越高。

光周期：自然界或人造的能夠影響生物有機體的亮暗循環。

光度測量：根據給定的光效函數，如V（λ）和V’（λ），測量輻射量的方法。

光強分佈：光源或者燈具在空間各個方向的光強分佈。

光強曲線圖（表）：光強由極坐標或者圖表給出，表中的數值為光源在每1000流明光通時產生的光強。對於光強非對稱分佈的情況，可採用兩個不同平面內的光強分布圖來表示該燈具的光強分佈情況。

LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節能、環保、壽命長、體積小等特點，可以廣泛應用於各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領域。近年來，世界上一些經濟發達國家圍繞LED的研製展開了激烈的技術競賽。美國從2000年起投資5億美元實施“國家半導體照明計劃”，歐盟也在2000年7月宣布啟動類似的“彩虹計劃”。我國科技部在“863”計劃的支持下，2003年6月份首次提出發展半導體照明計劃。人們通常說的半導體照明一般是指用LED作為光源的照明，從廣義上講還應該包括LD（激光二極體）作為光源的照明，LD可以用於舞檯燈光，大型室外集會、慶典、娛樂和遠距離照明等。

科技部在北京組織召開了“十一五”國家863計劃“半導體照明工程”重大項目驗收會。通過項目實施，我國在LED外延材料、晶元製造、器件封裝、關鍵原材料和應用集成等方面攻克了一批產業共性關鍵技術，初步形成了從上游材料晶元製備、中游器件封裝及下游集成應用比較完整的研發與產業體系，其中白光LED器件實驗室光效超過130lm/W，產業化光效超過100lm/W，Si襯底LED光效達到90lm/W，晶元國產化率達到60%。37個“十城萬盞”試點城市實施的示範工程超過2000項，應用的LED燈具超過420萬盞，年節電超過4億度。

項目的實施帶動了我國半導體照明產業迅速發展。“十一五”期間，我國半導體照明產業年均增長率接近35%。2010年，我國半導體照明規模以上企業4000餘家，產業規模由2006年的356億元，提高到1200億元，形成了珠三角、長三角、環渤海、江西及福建地區四大半導體照明產業聚集區域。

從全球來看，半導體照明產業已形成以美國、亞洲、歐洲三大區域為主導的三足鼎立的產業分佈與競爭格局。隨著市場的快速發展，美國、日本、歐洲各主要廠商紛紛擴產，加快搶佔市場份額。根據目前全球LED產業發展情況，預測LED照明將使全球照明用電減少一半，2007年起，澳大利亞、加拿大、美國、歐盟、日本及中國台灣等國家和地區已陸續宣布將逐步淘汰白熾燈，發展LED照明成為全球產業的焦點。

中國LED產業起步於20世紀70年代。經過30多年的發展，中國LED產業已初步形成了包括LED外延片的生產、LED晶元的製備、LED晶元的封裝以及LED產品應用在內的較為完整的產業鏈。在“國家半導體照明工程”的推動下，形成了上海、大連、南昌、廈門、深圳、揚州和石家莊七個國家半導體照明工程產業化基地。長三角、珠三角、閩三角以及北方地區則成為中國LED產業發展的聚集地。

目前，中國半導體照明產業發展向好，外延晶元企業的發展尤其迅速、封裝企業規模繼續保持較快增長、照明應用取得較大進展。2007年中國LED應用產品產值已超過300億元，已成為LED全彩顯示屏、太陽能LED、景觀照明等應用產品世界最大的生產和出口國，新興的半導體照明產業正在形成。國內在照明領域已經形成一定特色，其中戶外照明發展最快，已有上百家LED路燈企業並建設了幾十條示範道路，但國內在大尺寸LCD背光和汽車前照燈方面仍顯落後。

2008年北京奧運會對LED照明的集中展示讓人們對LED有了全新的認識，有力推動了中國半導體照明產業的發展。當前中國半導體產業產業大而不強，核心競爭力仍有待於進一步提升。對國內企業而言，壯大規模、提高產品質量與技術水平是首要任務，提高未來取得大廠專利授權時的要價能力，或逐步通過研發突破核心專利。

從產業發展前景和趨勢來看，由於環保節能減碳受到重視，使得半導體照明的應用日益廣泛，也使得國內外大批廠商競相投入這一新興產業領域。中國經濟的飛速發展使得國際資本和民間資本對中國半導體照明市場青睞有加，近年來在國內市場掀起投資熱潮，預計2010年中國整個LED產業的產值將超過1500億元。

2011年全球經濟遭遇極大困難，電子產品市場遭遇寒冬，各種產品出現滯銷，庫存天數數月遞增，LED產業也隨之增速放緩。2011年，由於上游晶圓廠供給過量加上背光模組需求減緩，藍寶石基板的價格在2011年下半年末出現跳水，背光市場的自由落體式下跌抵消了增長迅速的LED照明市場帶來的積極因素，2011年全球LED市場年增長率僅9%。

2012年全球的晶元產能依然過剩。由於2011年下半年全球LED TV的銷售低於預期以及中國減少了對相關投資的補貼，韓國和台灣地區的LED廠商和面板廠商已經開始削減自己的資本支出。2011年，全球MOCVD的年增長量為704台，總量達到了2,547台。預計中國LED照明市場在2012年會回暖，為應對迅速下跌的藍寶石襯底價格和4寸基板需求的增長，預計2012年有超過50%的MOCVD的產能的設計是生產4寸基板，6寸基板的MOCVD也將增長5%。

中國將成為全球LED市場發展的主要驅動力量，LED照明市場中的戶外照明市場由公共預算採購決定，而室內、背光和其他的應用則更多地與宏觀經濟正相關。2012年，中國政府將在民用和商用領域廣泛採用LED照明的綠能方案，這有望幫助陷入全球經濟衰退泥淖的LED產業獲得復甦。2011年，我國半導體照明產業規模達到1560億元，較2010年的1200億元增長30%。其中上游外延晶元、中游封裝、下游應用的規模分別為65億元、285億元和1210億元，增速略有放緩。

目前，技術、專利和標準仍然是我國半導體照明產業發展的主要制約，特別是在行業發展進入調整階段的2011年。2011年，我國在技術創新模式和公共研發平台建設方面進行了新的探索，依託半導體照明聯盟，國內外5家研究機構共同發起，22家企業參與的半導體照明聯合創新國家重點實驗室的籌建工作順利啟動，通過聚焦產業化共性關鍵技術和引領性前沿技術研究，遵循聯合、開放和可持續的原則，建設具有一流設備、一流機制、一流人才的開放性、國際性半導體照明公共技術研發平台，以成為我國半導體照明產業搶佔產業發展制高點的強有力支撐。國標委已聯合發改委、科技部、工信部、財政部、住建部等部門成立半導體照明標準領導小組和專家組，統籌規劃、總體協調和全面推進標準體系建設工作。產業發展環境進一步完善。

預計2012年，隨著“十二五”工作的全面啟動、相關扶持政策的出台、照明應用規模的推進以及國際經濟形式的穩定，我國半導體照明行業發展局面將會在下半年有所好轉。中小企業的經營和資金壓力仍然不會明顯降低，而行業各環節的領先企業將有機會利用自己的規模、技術、資金和市場、品牌優勢通過行業整合來擴大自己的領先地位，國內半導體照明行業也將逐步形成主導性品牌體系，產業整體格局也將由此改變。2012年，我國半導體照明產業出口為主的產業格局不會有明顯改觀，但國內相關政策的出台會使國內市場的重要性進一步增強。半導體照明上市企業的實際表現將極大影響產業投資方向和規模，產業的整合速度會進一步加快。國際領先企業也將陸續實現在國內的產業布局，這也會使得國內產業競爭格局更加複雜。

對國內半導體照明企業來說，塑造自己的核心競爭力和品牌形象，形成清晰的產品和技術路線，將是2012年及今後產業競爭中最為關鍵的事項。

節能能源無污染即為環保。直流驅動，超低功耗（單管0.03-0.06瓦）電光功率轉換接近100%，相同照明效果比傳統光源節能80%以上。

LED光源有人稱它為長壽燈，意為永不熄滅的燈。固體冷光源，環氧樹脂封裝，燈體內也沒有鬆動的部分，不存在燈絲髮光易燒、熱沉積、光衰等缺點，使用壽命可達6萬到10萬小時，比傳統光源壽命長10倍以上。

LED光源可利用紅、綠、籃三基色原理，在計算機技術控制下使三種顏色具有256級灰度並任意混合，即可產生256×256×256=16777216種顏色，形成不同光色的組合變化多端，實現豐富多彩的動態變化效果及各種圖像。

環保效益更佳，光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，而且廢棄物可回收，沒有污染不含汞元素，冷光源，可以安全觸摸，屬於典型的綠色照明光源。

與傳統光源單調的發光效果相比，LED光源是低壓微電子產品，成功融合了計算機技術、網路通信技術、圖像處理技術、嵌入式控制技術等，所以亦是數字信息化產品，是半導體光電器件“高新尖”技術，具有在線編程，無限升級，靈活多變的特點。