半導體照明將改變光電子與微電子產業產值懸殊局麵
發布時間:2010-06-02 來源:電子元件技術網
機遇與挑戰:
自1993年日本日亞公司Nakamura等人首次研發出高效發光的藍光InGaN/AlGaN雙異質結LED器件以來,經過長達15年的發展,III族氮化物LED實現了從藍光、全quan色se顯xian示shi到dao白bai光guang照zhao明ming,應ying用yong從cong信xin息xi技ji術shu領ling域yu到dao節jie能neng技ji術shu領ling域yu的de兩liang大da轉zhuan變bian,形xing成cheng了le半ban導dao體ti照zhao明ming新xin興xing產chan業ye。當dang前qian半ban導dao體ti照zhao明ming技ji術shu日ri新xin月yue異yi,半ban導dao體ti照zhao明ming產chan業ye蓬peng勃bo發fa展zhan,形xing勢shi喜xi人ren,而er“照明”與“背光”的結合更將實現“光電子”與“微電子”的de結jie合he,改gai變bian光guang電dian子zi產chan業ye與yu微wei電dian子zi產chan業ye產chan值zhi懸xuan殊shu的de局ju麵mian。今jin後hou,在zai終zhong端duan市shi場chang需xu求qiu的de牽qian引yin下xia,通tong過guo技ji術shu創chuang新xin,將jiang逐zhu漸jian形xing成cheng不bu同tong終zhong端duan產chan品pin采cai用yong不bu同tong材cai料liao、結構、技術策略而構成的半導體照明產品大家族。
隨著近期白光LED背光應用的異軍突起,半導體照明技術不僅將作為高效節能、綠色環保的新一代電光源造福人類社會,而且將成為推動現代信息顯示技術新發展的支撐技術,使III族氮化物LED從“信息技術領域”進入“能源技術領域”又回到“信息技術領域”.使用LED背光的TFT-LCD與傳統的冷陰極熒光燈(CCFL)相比,具有能耗低、厚度薄、質量輕、壽命長、不含汞、色域寬等優點,目前白光LED取代傳統的冷陰極熒光燈已開始廣泛應用於筆記本電腦、台式電腦和LCD電視的背光屏幕照明,白光LED背光的市場占有率將迅速增長。另外,LED(光)投影機具有壽命長、便攜、省電等優點,有望取代傳統投影機進入家庭,市場前景廣闊。根據目前的發展勢頭,50%以上的白光LED芯片將用於背光和光投射產品。
毫無疑問,麵廣量大的白光LED背光應用將極大地推動LED照明產業的發展,並使半導體照明產業結構發生變化,形成信息領域的“背光、投射(光)產業”和能源領域的“照明產業”兩大支柱。
信息領域的“背光、投射(光)產業”目前優勢凸現,短期內將飛快增長。特別是“照明”與“背光”的結合實現了“光電子”與“微電子”的de結jie合he,將jiang更geng快kuai改gai變bian半ban導dao體ti照zhao明ming當dang前qian某mou種zhong程cheng度du上shang靠kao政zheng府fu政zheng策ce激ji勵li支zhi撐cheng發fa展zhan的de局ju麵mian,可ke創chuang造zao豐feng厚hou的de利li潤run,也ye將jiang改gai變bian光guang電dian子zi產chan業ye與yu微wei電dian子zi產chan業ye產chan值zhi懸xuan殊shu局ju麵mian。
能源領域的“照明產業”勢頭強勁,其中LED在普通照明和路燈照明領域節能效果突出,發展勢頭良好。LED普通照明方麵,最近,歐、美、日照明大廠紛紛推出LED普通照明產品,日本5大照明廠商,包括夏普、東芝、NEC、三菱,以及鬆下均進入LED照明領域,推出燈泡式LED燈,如鬆下產品EVERLEDS,雖然售價較高,但使用壽命長,節能效果明顯。輸入功率為4W的產品(亮度相當於40W的白熾燈)光效高達85.0lm/W,輸入功率為6.9W的產品(亮度相當於60W的白熾燈)光效高達82.6lm/W.隨著各大照明廠商進入LED照明領域及半導體照明產品的發展,LED照明普及化指日可待。
LED路燈照明方麵,LED路燈在光效、壽命和節能等方麵與傳統用燈相比具有很大的優勢,LED燈發光亮度比日光燈高30%~50%,能耗為日光燈的50%,為白熾燈的10%.以98W的LED路燈為例,照明效果相當於250W高壓納燈,壽命達5萬小時,是高壓汞燈的十幾倍。1個中等城市,若有30萬盞路燈,如全部采用LED路燈,每年可節省用電3億千瓦時,相當於節約標準煤10萬多噸。按照目前的發展趨勢,2008年全球路燈市場1.81億盞,年增5%~6%,我國道路照明2009年約為2800萬盞,年增及更換路燈將達300萬~400萬盞,而目前LED路燈的占有率還不到0.5%,未來發展空間巨大。隨著國家擴大內需和城市化建設的加強,對照明產品的需求也會持續擴大,這將為半導體照明產業的發展提供動力“引擎”,各種半導體照明示範工程,如“十城萬盞”試點示範應用工程以及各種半導體景觀照明示範工程,也將為半導體照明產業提供良好的發展機遇。
另外,由於LED具有高能效、長壽命、綠色環保、快速啟動等特點,應用潛力還有待開發。例如,基於白光LED快速啟動的物理機製,室內照明的白光LED光源可用於可見光無線通信技術(VLC技術)。由於白光LED響應速度能高達幾個納秒(ns),可實現超高速、寬(kuan)帶(dai)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu),可(ke)作(zuo)為(wei)通(tong)信(xin)基(ji)站(zhan)進(jin)行(xing)室(shi)內(nei)信(xin)息(xi)無(wu)線(xian)傳(chuan)輸(shu),被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)一(yi)項(xiang)很(hen)有(you)發(fa)展(zhan)前(qian)景(jing)的(de)新(xin)興(xing)技(ji)術(shu),受(shou)到(dao)人(ren)們(men)的(de)高(gao)度(du)重(zhong)視(shi),已(yi)成(cheng)為(wei)當(dang)前(qian)光(guang)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)領(ling)域(yu)的(de)研(yan)究(jiu)熱(re)點(dian)之(zhi)一(yi)。半(ban)導(dao)體(ti)照(zhao)明(ming)的(de)技(ji)術(shu)鏈(lian)包(bao)括(kuo)LED芯片、驅動電源模塊、熱能管理係統、投放光學裝置等四部分,體現了多學科交叉,多技術融合的特點,也具有巨大的研發和創新空間。
盡管半導體照明產業有巨大的發展空間,但未來仍將是機遇與挑戰並存。目前LED光效還有待進一步提高,特別是存在高驅動電流下LED“量子效率下降”(Efficiency Droop)的問題,嚴重製約了高功率LED照明應用,成為發展高效、功率照明技術的關鍵瓶頸,因此弄清“量子效率下降”的物理機製進而從技術上加以克服,對進一步發展高功率LED照(zhao)明(ming)技(ji)術(shu)將(jiang)具(ju)有(you)裏(li)程(cheng)碑(bei)意(yi)義(yi)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai),節(jie)能(neng)熒(ying)光(guang)燈(deng)與(yu)半(ban)導(dao)體(ti)照(zhao)明(ming)將(jiang)是(shi)當(dang)前(qian)節(jie)能(neng)照(zhao)明(ming)的(de)兩(liang)大(da)主(zhu)流(liu)技(ji)術(shu),除(chu)了(le)節(jie)能(neng)燈(deng)含(han)汞(gong)的(de)汙(wu)染(ran)因(yin)素(su)外(wai),兩(liang)者(zhe)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)互(hu)補(bu)性(xing),也(ye)將(jiang)在(zai)競(jing)爭(zheng)中(zhong)各(ge)自(zi)求(qiu)發(fa)展(zhan),如(ru)何(he)領(ling)跑(pao)競(jing)爭(zheng)是(shi)半(ban)導(dao)體(ti)照(zhao)明(ming)產(chan)業(ye)發(fa)展(zhan)需(xu)要(yao)思(si)考(kao)的(de)問(wen)題(ti)。
- “照明”與“背光”的結合更將實現“光電子”與“微電子”的結合
- 半導體照明將改變光電子產業與微電子產業產值懸殊的局麵
- 50%以上的白光LED芯片將用於背光和光投射產品
自1993年日本日亞公司Nakamura等人首次研發出高效發光的藍光InGaN/AlGaN雙異質結LED器件以來,經過長達15年的發展,III族氮化物LED實現了從藍光、全quan色se顯xian示shi到dao白bai光guang照zhao明ming,應ying用yong從cong信xin息xi技ji術shu領ling域yu到dao節jie能neng技ji術shu領ling域yu的de兩liang大da轉zhuan變bian,形xing成cheng了le半ban導dao體ti照zhao明ming新xin興xing產chan業ye。當dang前qian半ban導dao體ti照zhao明ming技ji術shu日ri新xin月yue異yi,半ban導dao體ti照zhao明ming產chan業ye蓬peng勃bo發fa展zhan,形xing勢shi喜xi人ren,而er“照明”與“背光”的結合更將實現“光電子”與“微電子”的de結jie合he,改gai變bian光guang電dian子zi產chan業ye與yu微wei電dian子zi產chan業ye產chan值zhi懸xuan殊shu的de局ju麵mian。今jin後hou,在zai終zhong端duan市shi場chang需xu求qiu的de牽qian引yin下xia,通tong過guo技ji術shu創chuang新xin,將jiang逐zhu漸jian形xing成cheng不bu同tong終zhong端duan產chan品pin采cai用yong不bu同tong材cai料liao、結構、技術策略而構成的半導體照明產品大家族。
隨著近期白光LED背光應用的異軍突起,半導體照明技術不僅將作為高效節能、綠色環保的新一代電光源造福人類社會,而且將成為推動現代信息顯示技術新發展的支撐技術,使III族氮化物LED從“信息技術領域”進入“能源技術領域”又回到“信息技術領域”.使用LED背光的TFT-LCD與傳統的冷陰極熒光燈(CCFL)相比,具有能耗低、厚度薄、質量輕、壽命長、不含汞、色域寬等優點,目前白光LED取代傳統的冷陰極熒光燈已開始廣泛應用於筆記本電腦、台式電腦和LCD電視的背光屏幕照明,白光LED背光的市場占有率將迅速增長。另外,LED(光)投影機具有壽命長、便攜、省電等優點,有望取代傳統投影機進入家庭,市場前景廣闊。根據目前的發展勢頭,50%以上的白光LED芯片將用於背光和光投射產品。
毫無疑問,麵廣量大的白光LED背光應用將極大地推動LED照明產業的發展,並使半導體照明產業結構發生變化,形成信息領域的“背光、投射(光)產業”和能源領域的“照明產業”兩大支柱。
信息領域的“背光、投射(光)產業”目前優勢凸現,短期內將飛快增長。特別是“照明”與“背光”的結合實現了“光電子”與“微電子”的de結jie合he,將jiang更geng快kuai改gai變bian半ban導dao體ti照zhao明ming當dang前qian某mou種zhong程cheng度du上shang靠kao政zheng府fu政zheng策ce激ji勵li支zhi撐cheng發fa展zhan的de局ju麵mian,可ke創chuang造zao豐feng厚hou的de利li潤run,也ye將jiang改gai變bian光guang電dian子zi產chan業ye與yu微wei電dian子zi產chan業ye產chan值zhi懸xuan殊shu局ju麵mian。
能源領域的“照明產業”勢頭強勁,其中LED在普通照明和路燈照明領域節能效果突出,發展勢頭良好。LED普通照明方麵,最近,歐、美、日照明大廠紛紛推出LED普通照明產品,日本5大照明廠商,包括夏普、東芝、NEC、三菱,以及鬆下均進入LED照明領域,推出燈泡式LED燈,如鬆下產品EVERLEDS,雖然售價較高,但使用壽命長,節能效果明顯。輸入功率為4W的產品(亮度相當於40W的白熾燈)光效高達85.0lm/W,輸入功率為6.9W的產品(亮度相當於60W的白熾燈)光效高達82.6lm/W.隨著各大照明廠商進入LED照明領域及半導體照明產品的發展,LED照明普及化指日可待。
LED路燈照明方麵,LED路燈在光效、壽命和節能等方麵與傳統用燈相比具有很大的優勢,LED燈發光亮度比日光燈高30%~50%,能耗為日光燈的50%,為白熾燈的10%.以98W的LED路燈為例,照明效果相當於250W高壓納燈,壽命達5萬小時,是高壓汞燈的十幾倍。1個中等城市,若有30萬盞路燈,如全部采用LED路燈,每年可節省用電3億千瓦時,相當於節約標準煤10萬多噸。按照目前的發展趨勢,2008年全球路燈市場1.81億盞,年增5%~6%,我國道路照明2009年約為2800萬盞,年增及更換路燈將達300萬~400萬盞,而目前LED路燈的占有率還不到0.5%,未來發展空間巨大。隨著國家擴大內需和城市化建設的加強,對照明產品的需求也會持續擴大,這將為半導體照明產業的發展提供動力“引擎”,各種半導體照明示範工程,如“十城萬盞”試點示範應用工程以及各種半導體景觀照明示範工程,也將為半導體照明產業提供良好的發展機遇。
另外,由於LED具有高能效、長壽命、綠色環保、快速啟動等特點,應用潛力還有待開發。例如,基於白光LED快速啟動的物理機製,室內照明的白光LED光源可用於可見光無線通信技術(VLC技術)。由於白光LED響應速度能高達幾個納秒(ns),可實現超高速、寬(kuan)帶(dai)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu),可(ke)作(zuo)為(wei)通(tong)信(xin)基(ji)站(zhan)進(jin)行(xing)室(shi)內(nei)信(xin)息(xi)無(wu)線(xian)傳(chuan)輸(shu),被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)一(yi)項(xiang)很(hen)有(you)發(fa)展(zhan)前(qian)景(jing)的(de)新(xin)興(xing)技(ji)術(shu),受(shou)到(dao)人(ren)們(men)的(de)高(gao)度(du)重(zhong)視(shi),已(yi)成(cheng)為(wei)當(dang)前(qian)光(guang)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)領(ling)域(yu)的(de)研(yan)究(jiu)熱(re)點(dian)之(zhi)一(yi)。半(ban)導(dao)體(ti)照(zhao)明(ming)的(de)技(ji)術(shu)鏈(lian)包(bao)括(kuo)LED芯片、驅動電源模塊、熱能管理係統、投放光學裝置等四部分,體現了多學科交叉,多技術融合的特點,也具有巨大的研發和創新空間。
盡管半導體照明產業有巨大的發展空間,但未來仍將是機遇與挑戰並存。目前LED光效還有待進一步提高,特別是存在高驅動電流下LED“量子效率下降”(Efficiency Droop)的問題,嚴重製約了高功率LED照明應用,成為發展高效、功率照明技術的關鍵瓶頸,因此弄清“量子效率下降”的物理機製進而從技術上加以克服,對進一步發展高功率LED照(zhao)明(ming)技(ji)術(shu)將(jiang)具(ju)有(you)裏(li)程(cheng)碑(bei)意(yi)義(yi)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai),節(jie)能(neng)熒(ying)光(guang)燈(deng)與(yu)半(ban)導(dao)體(ti)照(zhao)明(ming)將(jiang)是(shi)當(dang)前(qian)節(jie)能(neng)照(zhao)明(ming)的(de)兩(liang)大(da)主(zhu)流(liu)技(ji)術(shu),除(chu)了(le)節(jie)能(neng)燈(deng)含(han)汞(gong)的(de)汙(wu)染(ran)因(yin)素(su)外(wai),兩(liang)者(zhe)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)互(hu)補(bu)性(xing),也(ye)將(jiang)在(zai)競(jing)爭(zheng)中(zhong)各(ge)自(zi)求(qiu)發(fa)展(zhan),如(ru)何(he)領(ling)跑(pao)競(jing)爭(zheng)是(shi)半(ban)導(dao)體(ti)照(zhao)明(ming)產(chan)業(ye)發(fa)展(zhan)需(xu)要(yao)思(si)考(kao)的(de)問(wen)題(ti)。
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