1、LED照明技术何学明何学明 Page 25/13/20232LEDLED简介简介目录LED发展史LED结构及工作原理LED的优缺特点LED的发展前景LED芯片厂商Page 35/13/20233LED发展史发展史 1907 1907年年Henry Joseph RoundHenry Joseph Round第一第一次在一块碳化硅里观察到电致发光次在一块碳化硅里观察到电致发光现象。由于其发出的黄光太暗，不现象。由于其发出的黄光太暗，不适合实际应用；更难处在于碳化硅适合实际应用；更难处在于碳化硅与电致发光不能很好的适应，研究与电致发光不能很好的适应，研究被摒弃了。二十年代晚期被摒弃了。二十年代晚期
2、Bernhard Bernhard GuddenGudden和和Robert Wichard Robert Wichard 在德国使在德国使用从锌硫化物与铜中提炼的的黄磷用从锌硫化物与铜中提炼的的黄磷发光。再一次因发光暗淡而停止。发光。再一次因发光暗淡而停止。Page 45/13/20234 1962年,GE、Monsanto、IBM的联合实验室开发出了发红光的磷砷化镓（GaAsP）半导体化合物。1965年，全球第一款商用化发光二极管诞生。1968年，利用氮掺杂工艺使LED的效率达到了1流明/瓦。1971，业界又推出了具有相同效率的GaP绿色芯片LED灯。到20世纪70年代，由于LED节能灯器
3、件在家庭与办公设备中的大量应用，LED节能灯的价格直线下跌。Page 55/13/20235 80年代早期的重大技术突破发光效率每瓦10流明。1990年，开发出了AlInGaP技术。在1991年至2001年期间商用化LED灯的光通量提高了将近30倍。20世纪90年代后期，研制出通过蓝光激发YAG荧光粉产生白光的LED灯。今天LED节能灯在市场上就能看到生产出来的新奇颜色，如浅绿色和粉红色。有科学思想的读者到现在可能会意识到LED节能灯的发展经历了一个漫长而曲折的历史过程。Page 65/13/20236LED结构工作原理结构工作原理1.它可以直接把点转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶
4、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，是整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由三部分组成，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，中间通常是1至5个周期的量子阱。Page 75/13/20237发光二级管是由第四副族化合物，如砷化镓磷化镓磷砷化镓等半导体制成的，其核心是PN结。在正向电压下，电子由N去注入P区，空穴由P注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数微米以内产生的。Page 85/13/20238LED结构及工作原理结构及工作原
5、理光的峰值波长与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关。即：1240/Eg（nm）式中Eg的单位电子伏特。若能产生可见光，半导体材料我的禁带宽度应在3.261.63之间。Page 95/13/20239LED的优缺点的优缺点优点 一体积小 LED基本上是一种很小的晶片被封装在环氧树脂了里面，所以它非常的小，非常的轻。二耗电量低，一般说来LED的工作电压23.6V。工作电流是0.020.03A。这就是说：它的耗电量不超过0.1W 三使用寿命长 在恰当的电流下，LED的使用寿命可达10万小时。Page 105/13/202310 四高亮度低热量 LED使用冷发光技术，发热量比普通照明灯低得多。五环保
6、 LED时由无毒的材料做成，不像荧光灯含有水银造成污染，LED也可以回收再利用。六坚固耐用缺点 价格过高 发光效率还不够高 性价比低 与10万小时的理论寿命有差距LED的优缺点的优缺点Page 115/13/202311LED灯同金卤灯比较灯同金卤灯比较序号项目金卤灯LED灯1功耗高低2色温2000 2500K3500 7000K可选3显色指数20 25 804工作电源范围AC220V AC230VAC85V AC265V5电源效率低，70%左右高，90%左右6光源利用率低高7灯具使用寿命1 3年8 10年8光源使用寿命短，理论6000小时长，50000小时光衰小于30%9光效(Lm/W)70
7、10010防护等级IP65IP6511环保有重金属污染绿色环保12启动时间5 10分钟左右瞬间启动，无延时13连续启动不允许，需等待几分钟允许14发热量发热量极大发热量小Page 125/13/202312LED的发展前景的发展前景 随着全球LED市场需求的进一步加大，未来我国LED产业发展面临巨大机遇。然而，目前LED核心技术和专利基本被国外垄断，国内企业在快乐中痛苦前行-2008年，北京奥运会开幕式上，神奇的“画卷”彩屏出自中国金立翔科技有限公司。Page 135/13/202313Page 145/13/2023142009年，国庆60周年阅兵式，天安门广场上的巨幅彩屏出自中国利亚德电子
8、科技有限公司；Page 155/13/202315 2010年，上海世博会开幕式上，1万平米的半导体发光二极管（LightEmittingDiode，下称LED）大屏幕出自中国锐拓显示技术有限公司。Page 165/13/202316Page 175/13/202317 隐藏着中国LED产业发展的巨大隐患。记者采访发现，目前，全球LED领域的技术和专利，一半以上被美、日、德等发达国家的少数大公司所占有。这些专利多为核心技术专利，国内企业尤其是中小企业很难寻找到突破口。此外，这些国外企业已在全球，尤其是中国，精心部署了专利网，犹如头悬一柄达摩克利斯之剑。我国LED产业要想取得长远发展，必须突破这
9、些专利的层层包围。现状：发展迅速，但企业规模偏小，产业链不完整 作为目前全球最受瞩目的新一代光源，LED因其高亮度、低热量、长寿命、无毒、可回收再利用等优点，被称为是21世纪最有发展前景的绿色照明光源。我国的LED产业起步于20世纪70年代，经过近40年的发展，现已形成上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄7个国家半导体照明工程产业化基地，产品广泛应用于景观照明和普通照明领域，我国已成为世界第一大照明电器生产国和第二大照明电器出口国。Page 185/13/202318然而，LED产业研究机构-集邦LED中国在线（LEDinside）的一份统计数据显示，截至2009年底，我国共有LED企业
10、3000余家，其中，年产值上亿的只有140家。然而，在这140家企业中，没有一家企业的产品年销售额超过10亿元，超过5亿元的也只有少数几家，大部分在1亿元至2亿元之间。可见，虽然我国LED企业数量较多，但规模普遍偏小。记者在国内随机选择了一家LED企业进行采访。广东东莞勤上光电股份有限公司（下称勤上光电）创建于1993年，是国内较早从事LED产品生产的企业，并与清华大学共同组建了LED照明技术研究院，国内许多项目如国家大剧院照明、北京绿色奥运道路照明、上海F1赛车场照明、清华大学奥运场馆照明等都出自该企业。然而，就是这样一家国内LED产业发展的“探路者”，在遭遇日本、美国、德国的专利“围堵”时
11、，也不得不绕道以避之。Page 195/13/202319随着国内LED市场的蓬勃发展，越来越多的国外企业把目光转向中国，尤其近几年，我国受理的LED领域的专利申请数量逐年显著增加。记者在国家知识产权局发展研究中心提供的一份半导体照明专利风险分析研究报告中看到，截至2008年底，全球已有22个国家和地区在我国申请了专利，技术优势明显的国家在我国的专利申请比例较高，排名前五位的国家分别是日本、韩国、美国、德国和荷兰。其中，日本以1306件专利申请的数量遥遥领先，占申请总量的24%，其余四国分别占申请总量的7%、5%、4%、和3%。在有效专利方面，国内专利申请与国外来华专利申请的比例约为4比5。但
12、在这些国内专利申请中，台湾地区占据了大量的份额，其有效发明专利占到了53%。换句话说，如果除去台湾地区，大陆与国外在专利数量、专利含金量方面的差距将会更大。Page 205/13/202320此外，从产业链的分布来看，国外公司主要在芯片、封装领域的专利布局较多，有一半的LED核心发明在我国提出了专利申请，日亚化工、欧司朗、拉米尔德、克里、通用电气等公司掌握了绝大多数的核心专利技术。其中，日亚化工的核心专利最多，涉及除封装外的所有产业链。与上述外国公司相比，我国LED专利申请明显处于劣势。据高工LED产业研究所调查，截至2008年底，中国的LED相关专利申请共2.6071万件，其中处于产业中游和
13、下游的封装与应用方面的专利接近50。尽管我国在电极、微结构、反射层、衬底剥离/健合等方面具有一定优势，但大多属于外围专利，发明专利只占60，且通过专利合作条约（PCT）途径提交的国际专利申请和向国外申请的专利不多。Page 215/13/202321大陆大陆LED芯片厂商芯片厂商 三安光电股份有限公司坐落于美丽的鹭岛厦门，成立于2000年11月，是目前国内成立最早、规模最大、品质最好的全色系超高亮度LED外延及芯片产业化生产基地。是国家发改委批准的“国家高技术产业化示范工程”、国家科技部及信息产业部认定的“半导体照明工程龙头企业”、航天航空部确认的“战略合作伙伴”。公司主要从事全色系超高亮度L
14、ED外延片、芯片，化合物太阳能电池、PIN光电探测器芯片等的研发、生产与销售。公司拥有由美国、台湾、日本及国内光电技术顶尖人才组成的高素质专家团队，目前已申请及获得48项发明专利及专有技术，产品性能指标居国际先进水平Page 225/13/202322台湾芯片厂商台湾芯片厂商 晶元光电股份有限公司於1995年9月成立於新竹科学工园区，专业生产超 高亮度发光二极体(LED)磊晶片及晶粒。公司以自有的有机金属气相磊晶(MOVPE)技术全力发展超高亮度发光二极体系列产品。公司的技术团队来自于工研院光电所、及国内外光电专家，充分展现了产品设计及量产技术能力的最佳组合。本公司董事会的主要成员为国内发光二
15、极体同业及创投业，董事会主要成员有：谊远控股体系、亿光电子、联华电子、光宝科技等。公司资本额为新台币 63.31亿元。公司生产的发光二极体磊晶片及晶粒，具备体积小、耗电量少、寿命长的特点，其应用范围非常广泛，适用於消费性电子产品的指示灯、传真机及扫描器光源、液晶显示器背光源、室内或室外资讯显示看板、汽车用灯具、交通号志显示灯以及照明灯等。最近研究出高压162LM/W的LED。Page 235/13/202323国外国外LED芯片厂商芯片厂商 CREE 著名LED芯片制造商，美国CREE公司，产品以碳化硅(SiC)，氮化镓(GaN),硅(Si)及相关的化合物为基础,包括蓝,绿,紫外发光二极管(L
16、ED),近紫外激光,射频(RF)及微波器件。Page 245/13/202324国外国外LED芯片厂商芯片厂商OSRAM(欧司朗是西门子全资子公司)：是世界第二大光电半导体制造商，产品有 照明，传感器，和影像处理器。公司总部位于德国，研发和制造基地在马来西亚，约有3400名员工，2004年销售额为45.9亿欧元。OSRAM最出名的产品是LED，长度仅几个毫米，有多种颜色，低功耗，寿命长Page 255/13/202325其他的一些其他的一些LED厂商厂商惠普（HP）日亚化学（Nichia）韩国安萤（Epivalley）首尔半导体华上（Arima Optoelectronics）广镓光电（Huga）上海蓝光（Epilight）士兰明芯（SL）深圳方大华灿光电大连路美Page 265/13/202326
