照明用LED产业的发展.pdf

照明用LED产业的发展 中科委钟伯强 LED照明的发展非常迅速，由于寿命长、耗能少、体积小、响应快、抗震抗低温、污染小等突出的优点，其 应用领域极为广阔。统计表明，自上世纪60年代诞生以来，每隔十年，成本下降十倍而发光效率提高十倍。 初步计算，未来中国每年采用LED照明节省的电力相当于三峡电站全年的发电量，同时可减少8000万 吨CO：、65万吨SO：和32万吨NO：的排放，称之为“人类照明史上的革命”并不为过。 一、LED产业的发展概况 色、红色LED开始应用于指示灯、数字和文字显示。随后十年，高亮度、全色化已成为LED技术研究的主要 覆盖从红色到蓝色整个可见光谱范围，而且具有高达30％的发光效率。随之而来的白色LED的成功研制，更 大大拓展了LED的应用领域，从此开始形成了一个朝阳无限的LED照明产业。 告了用水汽外延法制成“磷砷化镓红色发光二极管”的研究成果。20世纪80年代形成LED产业，90年代 LED产业已经初具规模，90年代后期得到迅猛发展。 早期国内LED企业多为封装企业，芯片全部从海外进口。这一时期产业以封装为主，产品主要用于信 号、标志、数字显示等方面。1998年国家“九五”技改使南昌七四六厂组建的欣磊光电公司生产出普亮LED 片生产线，年产能达到外延片l万片和芯片l亿只，从而改变了我国LED外延片和芯片全部依赖进口的局 面。 亮度芯片210亿只，器件及模块产值达220亿元。 1．LED的技术进展 下，发光效率更高达169 以提升的的主要原因为蓝光LED的效率有进步。 lrI俑。 lIn厂w与109 件下，蓝光与绿光LED的发光效率分别为80 钟伯强／原中科院上海硅酸盐所 一43— 第二大厂OsRAM Opto 为1mm2。在驱动电流为lA的条件下，可发出191lm的光通量，发光效率为48l“w，波长为527nm；而在驱 动电流为350mA时，发光效率则可达81l栅r，波长则变为532nm。 目前市面上的高功率芯片主要提供者Cree在2007年9月时发布了其研究成果，其新型实验品为一 LED阵列(A删)，其操作电流大小为350mA，总消耗功率将近8w，发光效率可达88～95lH侧。该公司于 2006年7月时所发表的LED阵列之发光效率则为79lIIl厂w，显示一年内LED发光效率提升了11％。20％。 l／4，可减少各个LED间色温不均的现象。 别是在高驱动电流下所发生的光效下降(Droop)现象，更是LED能否跨入主流照明应用的一大课题。 Lumileds虽提出其对光效下降现象的解释及其认为可行的解决方法。但仍有许多专家并不同意，对此目前仍 有争议。 表1 Lumileds实验室单芯片(1mm2)器件光效及光通量 Philips 电 流 (mA) 350a lO吣 2000“ 发光效率l栅r 140 112 86 白光光通量(1m) 138 33l 562 色温4600K 注：a．脉冲测量(脉冲宽度：lOms，占空系数：l％) b．单脉冲测量(脉冲宽度：20脚) 2．全球照明市场概况 全球的照明市场约在700。800亿美元之间，如以地区分，最大的市场为美国与欧洲，两者约占全球近 60％的市场，其它新兴国家如中国与印度对照明灯具的需求亦快速上升中。而白炽灯由于价格便宜、演色性 高与色温低，较为欧美民众所接受。根据中国海关的统计，我国大陆地区于2005年共出口了各类白炽灯共 99亿个，而每年全球照明用白炽灯之需求量估计超过200亿个，以印度为例，印度每年对灯泡的需求约在6 亿5千万左右，其中自炽灯即占了6亿4千万，显见价格平易近人的白炽灯需求量依然十分庞大，但白炽灯 单价极低，以我国的统计资料而言，一般照