半导体照明技术应用及其优点

在繁华的大城市里，晚上也是很热闹的。为了吸引顾客，商店门口总是挂着闪闪的彩灯或者大大的显示板，整个城市灯火璀璨。这些灯，就是半导体照明技术的应用。而人们常说的半导体照明一般就是以led作为光源的照明。LED就是一种半导体固体发光器件，由于它有环保，寿命长，体积小，节能等特点而被称为第四代绿色光源。那么，半导体照明技术应用在哪些方面?

　　一.半导体照明技术

半导体，指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在收音机、收音机以及测温上有着广泛的应用。而半导体照明中又以LED最为突出。LED即发光二极管，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器。

二.半导体照明技术的应用

半导体照明技术涉及衬底技术、外延技术、芯片结构与制作技术、封装技术和应用技术5个技术分支以及与其相关的封装材料和荧光材料领域。目前，半导体材料在照明技术领域的应用主要是发光二极管(LED)照明技术。发光二极管(LED)是近年来迅速崛起的半导体发光器件。

三.LED光源优点

高节能

节能能源无污染即为环保。直流驱动，超低功耗(单管0.03-0.06瓦)电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。

寿命长

LED光源有人称它为长寿灯，意为永不熄灭的灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。

多变幻

LED光源可利用红、绿、篮三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生256×256×256=16777216种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。

利环保

环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。

高新尖

与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品，成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等，所以亦是数字信息化产品，是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程，无限升级，灵活多变的特点。

　　四.现阶段LED缺点

1、暂时的温度升高不会产生光强衰减，较高的温度在较长时间内工作会使LED产生光衰

2、LED实际是个半导体PN结，其正向导通电压虽然都在一个范围内，但却因生产厂家、设备型号、进货批次的不同而相异，这种情况极易导致相当一部分LED不能工作在正常工作点上

3、单个LED功率低。为了获得大功率，需要多个并联使用，例如汽车尾灯。单个大功率LED价格很贵。现阶段LED价格较之于白炽灯价格要贵几倍、十几倍甚至几十倍4、显色指数低。在LED照射下显示的颜色没有白炽灯真实。

LED是低压微电子产品，也是数字信息化产品。曾经就看过某男生用LED灯表白的。那些LED根据编程设定来显示特定图案。而商场的显示板大多也是利用半导体照明技术。但是，2010年LED照明灯具的市场份额仅仅为0.4%。相信伴着科技的发展，这种技术的应用将会更广。

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1、全球led照明市场概况

全球LED照明产业，受限于成本高、缺失行业标准，以及光效、寿命、可靠度等技术还不够成熟等原因，市场在前几年发展较慢。随着LED企业对产品研发的不断投入以及相关政策的大力支持，目前LED芯片技术已经大幅提高，发光效率能够达到通用照明的要求，为LED照明产品在市场的普及奠定了坚实的基础。

根据拓扑产业研究所的研究显示，2008年全球LED照明市场已经初现端倪，并将在未来几年呈现爆发式增长。2009年全球LED照明应用产品市场规模约为28.5亿美元，增长率为9.2%，2010年全球LED照明应用产品市场规模为40.0亿美元，同比增长40.4%，增长迅速。预计2014年全球LED照明应用产品是规模将达到625.0亿美元，为2010年的15倍，年复合增长率达到73.3%。

全球LED照明市场规模及增长变化

分区域来看，目前LED照明产业在美国、欧洲、日本以及中国发展的较快。

美国市场是全球用电量最多的区域，也是LED照明产业发展最快的国家；而欧洲国家具有较强的节能意识，为LED照明的普及进行了强有力的铺垫；中国及亚洲等国家的LED照明产业将在新建设需求、电力普及推动、以及户外照明使用增加等动力的带动下，快速成长。

2、中国LED照明市场概况

LED照明产品由于能量转化效率非常高，能耗理论上仅有白炽灯的10%，相比荧光灯，可以达到50%的节能效果，因而具有节能、环保和长寿命的优势，可广泛应用于景观照明、安全照明、特种照明和普通照明光源等照明领域，市场潜力巨大。

中国是仅次于美国的第二大发电大国，同时是世界上最大的照明电器生产和出口国。中国照明电器产品出口到全世界150多个国家和地区，出口额占全行业销售额的40%。如果LED技术及成本达到照明要求，则将成为普通照明应用中主要产品之一，LED照明产业在我国拥有巨大的发展空间。

我国的半导体照明产业正在进入自主创新、实现跨越式发展的重要时期，已经开发成功包括LED车灯、矿灯等多种产品，鉴于半导体照明产业令人鼓舞的发展前景，我国已成立国家半导体照明工程协调领导小组，启动国家半导体照明工程。金融危机以来，国家出台4万亿元经济刺激政策，促进基础设施、公共交通、生态环境建设和民生工程等，将增加对特殊照明、普通照明、景观照明等各种LED应用产品的大量需求。此外，科技部启动了旨在拉动内需，促进节能减排，推动产业规模的“十城万盏”LED应用示范工程，也将成为推动LED照明产业发展的动力。

同时，随着技术进步带来的成本下降及政府相应补贴政策的出台，LED照明产品将逐步进入民用照明领域，市场潜力巨大。

民用照明包括灯管、投射灯、吊灯等，据欧司朗光学半导体公司2008年调查统计，全球每年家庭照明灯座出货量约为500亿个，由于民用照明消费者对价格敏感度较高，而目前LED价格仍远高于传统光源，因此在民用照明领域的渗透率仍然较低；但由于其节能效果突出，在酒店、商务会馆、商用写字楼、超市连锁店等对价格敏感度低的商用场所，LED将首先得到应用。随着LED照明产品的价格快速下降，未来民用LED照明市场潜力巨大，LED照明灯具全面替代传统的荧光和白炽照明灯将成为必然。

据拓扑产业研究所的数据统计，2009年，中国LED照明市场规模为38.7亿元，同比增长21.2%。随着全球LED照明市场持续高速增长以及中国政府政策的大力支持，LED照明技术的不断进步势必带来产业升级，加速国内照明产业的迅速发展，据《半导体照明节能产业发展意见指出》，到2015年，LED功能性照明产品市场渗透率将达到20%、景观装饰等产品市场渗透率达到70％以上。预计到2014年，中国LED照明市场规模将达到908.9亿元，年复合增长率达到69.2%。

中国LED照明市场规模及增长变化

其实，对LED前景的讨论已是老生常谈，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。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CO2、65万吨SO2和32万吨NO2的排放，称之为“人类照明史上的革命”并不为过。

半导体照明的发展非常迅速。统计表明，自上世纪60年代诞生以来，每隔十年，LED成本下降十倍而发光效率提高十倍。而且技术上的进展总是超出市场的预期。近年来，LED在发光效率快速提升及具有低耗电、环保等特性下，带动产品于交通号志、汽车、户外看板、照明与LCD背光源等市场领域逐步的扩展。随着中国政府的推动，半导体照明将很快成为中国的一个明亮产业。据美国权威机构预测，到2010年，全球LED应用市场为500亿美元；中国LED应用市场为600亿人民币。

LED背光源以高效侧发光的背光源最为引人注目，LED作为LCD背光源应用，具有寿命长、发光效率高、无干扰和性价比高等特点，已广泛应用于电子手表、手机、BP机、电子计算器和刷卡机上，随着便携电子产品日趋小型化，LED背光源更具优势，因此背光源制作技术将向更薄型、低功耗和均匀一致方面发展。LED是手机关键器件，一部普通手机或小灵通约需使用10只LED器件，而一部彩屏和带有照相功能的手机则需要使用约20只LED器件。现阶段手机背光源用量非常大，一年要用35亿只LED芯片。目前我国手机生产量很大，而且大部分LED背光源还是进口的，对于国产LED产品来说，这是个极好的市场机会。

从IT的角度来看，LED背光源是2010年发展的重要一年，LED背光源凭借无汞绿色环保、区域动态控制背光源、低碳节能、超薄流线外观、高色彩还原性的逼真显示等优点，极大地推动了LED代替CCFL的步伐。各个背光大厂与LED厂家达成合作关系，共同提出方案，与大尺寸导光板最新技术结合。超薄、节能环保、高色彩品质的LED背光源，必将成为背光源发展的下一个强劲趋势。

不过LED背光模块也不是没有缺点，耗电量的问题仍然是LED背光模块必须克服的重要课题。由于采用较多的LED,除了耗电量增加之外，也导致温度升高的问题，因此也必须增加冷却系统与传感器来解决此一问题，因此在厚度上显得较采用CCFL背光的产品来得厚。

尽管LED背光技术有着很多优点，但是其同样也有着难以回避的普及应用难点，首先来说，应用了这种新技术的产品在价格方面还不具优势，再者，LED技术掌握在少数厂商手中为其普及带来困难，最后就是该项技术自身的原因，LED背光技术在发光效率、电流控制和散热上还不是做的很好，从长远的趋势来看，LED背光技术作为一种替换型的技术产品存在肯定会慢慢的普及开来，而根据相关的行业预期，这种大面积应用应该在2008年。当然随着三星、LG的新面板技术的快速发展，其也有可能提前大面积应用。

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