高亮度蓝色发光二极管的发明意义是什么?

高亮度蓝色发光二极管的发明意义是什么?,第1张

红色、绿色发光二极管在上世纪中叶已经问世,但要把发光二极管用于照明,必须发明蓝色发光二极管,因为有了红、绿、蓝三原色后,才能产生照亮世界的白色光源。蓝色发光二极管的制备技术困扰了人类30多年。上世纪80年代,在日本名古屋大学工作的赤崎勇和天野浩选择氮化镓材料,向蓝色发光二极管这个世界难题发起挑战。1986年,两人首次制成高质量的氮化镓晶体;1989年首次研发成功蓝光LED。至此,将LED用于照明的最大技术障碍已被扫除,被誉为“人类历史上第四代照明”的LED灯呼之欲出。

与白炽灯、荧光灯相比,LED能耗更低,寿命更长,而且可实现智能化 *** 控,是节能环保的“绿色照明”。因此进入市场后,呈现爆发式增长。国家半导体照明应用系统工程技术研究中心经理杨洁翔介绍,我国2010年的LED产值是700多亿元; 而到了2013年,全年产值猛增到5000多亿元。家庭、办公、道路等各种场所的照明以及绚烂的景观灯光,这些市场“主力军”如今都是LED。“前几年谈到LED,我们需要对公众进行科普,现在家里装修,老百姓都会考虑买这种比传统节能灯更节能的灯具。”

主要原因是高能短波蓝光

LED台灯的光源发射的白光之所以能够形成主要是靠450~455NM波长的蓝光激发荧光粉,其中波长越低击发能力越强。通常LED光源的出厂波长控制在500NM之内,一般是450~455NM或455~460NM,都属于辐射伤害最强的区段。如果波长变大,那么激发荧光粉的能力就下降,发光效率就会降低。生产厂家为了追求亮度,通常会加强LED光源的蓝光强度,人眼如果长期看这样的光源,难免眼睛会受到蓝光伤害。

家庭LED照明尽量少用,特别LED护眼灯处于试验期,LED只适合做辅助照明。

德国眼科专家李查德·冯克(R.H.W. Funk)教授的研究报告指出当“不合适的光”持续照射我们的眼睛,会引起功能失调,尤其是三基色灯,电脑屏幕等发出的含有大量不规则频率的高能短波蓝光,这些短波蓝光具有极高能量,能够穿透晶状体直达视网膜,对视网膜造成光化学损害,直接或间接导致黄斑区细胞的损害。

因此,对于我们正常人而言,阻隔蓝光长时间照射是减少损伤最有效方法,而使用过防蓝光眼镜能有效的解决这一点,普通的防辐射眼镜只能过滤紫外线及一定的电磁辐射,而不能过滤蓝光。专用防蓝光眼镜不但能够有效的隔离紫外线与辐射而且能够过滤90%以上的蓝光,适合在看电脑或者电视时用,可以大大减轻蓝光对眼睛的刺激,消除眼睛酸涩、发热或者疼痛等不适症状,缓解眼睛疲劳。

眼下对于节能产品,全社会关注的程度超过了以往的任何时期,其中被称为第四代光源LED在产业资本和政府补贴的双重推动下,近几年来实现了爆发式的增长。然而在一片欣喜之中,一些医学和电光源的专家却指出,不少LED灯具都存在着严重的蓝光溢出问题。日积月累人眼的视网膜会受到不可逆转的伤害,严重的甚至会导致失明。那么在节能与健康之间,我们该如何抉择并找到解决之道呢?

“LED呢,发光效率较高,跟白炽灯比省电至少可以省到50-60%,尤其是长时间点的,像地下车库等,在一年里就可以收回它的成本。”

我国已经成为全球最大的LED灯具生产国,根据科技部的十二五规划,到2015年,LED在照明市场的份额要达到30%,国家发改委也制定了路线图,到2016年彻底淘汰白炽灯,这更是为LED产业打下了一支兴奋剂,具不完全统计,全国各地打造的LED产业园不下20个,到2013年产业总规模预计要达到2000亿,2015年将超5000亿,然而就在产业界分享盛宴高歌猛进之时,医学界却表达了担忧,中国眼科医师学会副会长(上海五官科医院院长)孙兴怀教授说,根据国际上的研究成果,LED发出的蓝光长期作用于人眼的话,会造成严重的伤害。

“蓝光会对视网膜造成伤害,具体的位置是在光感受器,也就是接受光线把它转换成视觉电信号的细胞,你对着它积累到一定的量,它就不能感受光线,然后就失明了。”

蓝光作为色光的一种,普遍存在于各种灯具当中。孙兴怀说,当前市场上大多数LED灯具,是通过芯片发出蓝光,激发黄色的荧光粉,来调和成白光的,因此,LED的蓝光问题尤其突出。

法国依视路中国投资公司总裁何毅说,国际眼镜行业已经在密切关注这个问题。但令人忧虑的是,国内绝大多数消费者还完全不知情。

“孩子的近视非常之快,跟它(蓝光危害)是否有一定的关系,我们现在正在研究,用什么办法可以滤掉蓝光。”

蓝光真的有这么大的危害吗?记者联系了国内多家LED厂商,没有一家愿意做出回应。采访电光源界的专家,得到的是截然不同的回答。

复旦大学电光源研究所副所长张善端博士说,蓝光伤害最近的一个例子,就是蓝光造成了西安一位婴儿眼睛被灼伤,最终导致失明。他找出了名为《GBT20145-2006灯和灯系统的光生物安全性》的国家标准,有一个章节专门表述蓝光危害和量化的计算方法。

“视网膜蓝光伤害是一个定位,它的伤害曲线已经测出来了,现在做LED的很多是从半导体行业过来的,他们对照明对人的(伤害)了解的不是很清楚,另外一方面呢,这也是他们要避免回答的一个问题。”

他说令人遗憾的是,这只是一个推荐标准,对厂商并无强制作用,进入LED产业几乎没有门槛,特别是在下游组装灯具的厂家中,还有很多是夫妻店模式的手工作坊,根本谈不上质量管控体系,业界激烈争论,需不需要对LED灯具进行强制的光生物安全性检测,据公开报导,欧盟已经制定了强制标准,我国的出口产品因为光生物安全性不达标被欧盟退回已频频发生,我们能不能借鉴呢?国家半导体照明研究中心杨卫桥认为

“欧盟给你泡一些标准限制你,这样一个商业或者政治考量,假如我们一开始标准定的很高,很多公司就无法快速的成长,无法做大,这样的话其实是一些西方大的公司乐于看到的一个结果。”

先发展,再定标准,这行的通吗?眼睛不像自然环境,可以先污染再治理,一但受到损害,基本都是不可逆转的终身遗憾。产业发展中,失去理性的奔跑注定是会摔跤的,之前还风光无限的光伏企业,挣扎在破产的边缘,更早一点,乳品行业也曾以低标准来换得高速扩张,结果一个三聚氰胺事件毁掉了整个行业的声誉,人们有越来越多的担心,LED千万不要成为下一个!

“国内市场前几年大概进了1000台左右的进口设备,地方政府每一台补贴1000万,每个地方都想把产业能做起来,这种过激的行为造成一下子起来了非常多的企业,技术水平都不太高,一下就把它做烂掉。国家层面上,对质量、技术准入门槛,定一些标准。”

对与LED的蓝光溢出,复旦电光源研究所张善端认为,这个问题并非无法克服,开发低色温的产品,加强二次配光都可以显著降低危害。他说,当务之急是做两件事,国家要尽快制定强制标准,并组织专家给出使用建议。

“用一个术语来讲就是色温,你色温低一点呢,蓝光成份会少一点,前国际照明委员会的主席,他做过一些研究结果,室内用低色温的灯,就像白炽灯一样,看起来黄黄的光,就要求LED质量比较高的,一个是比较贵,一个器件要好一些,那还是比较安全的。那些冷白色的LED呢,6000K色温的,室内不是很适合用的。台灯这个东西你也不要考虑节能”

这篇报导的线索呢,可以说是无意中得到的,在和依视路何总闲聊的时候,他无意中说起LED灯的蓝光问题很严重,我们当下就有些吃惊,因为LED还是我们正在大发展的一个新兴产业,所以我和小孟就此展开了深入的采访,感触非常多,这里呢择其一二。

在复旦采访的时候,电光源专家张善端在LED之外,还特别说起了浴霸灯的蓝光对婴儿杀伤力无比的大,因为婴儿在洗澡的时候是脸朝上的,直接对着浴霸灯,最严重的可能会致盲,我们当时听了就很震惊,因为浴霸灯在市场上卖了这么多年了,就从来都没有听到过这个警示,我们本来准备等这个做完以后,再做一个专门如何使用的服务性的报导,没想到,时隔几天就传来了西安一个婴儿就是因为浴霸灯失明的悲剧,联想到药品,总会告知你哪些是不适宜的人群,或者哪些有副作用,要给公众知情权,LED灯浴霸灯这些虽然不是药品,但也应该把基本的注意事项写清楚,我们不知道,西安那个婴儿的父母会不会能不能起诉生产厂商。

第二个想说的是,我们就LED采访了多位,多个领域的专家学者,但还都是背靠背,各说各的,我们只是通过报导把不同的观点装在了一起,我们想我们的政府部门能不能把他们请到一起,同台交流,甚至进行一场辩论,这也联想到平时我们采访许多会议往往都是同一个系统或者同一行业或者同一个专业在一起讨论问题,很少跨界。但很多事情是需要跨界的,特别是像LED这种涉及到公众健康的,更应该是必须的,如果我们的决策部门在编制LED产业规划制定白炽灯淘汰时间表的时候,去倾听一下医学界的意见,那么最终形成的方案就更能接近完善了。

led半导体照明 led半导体照明(发光二极管,英文简称LED)是一种新型的固态光源,已经在特殊照明领域显现出节能效果,例如景观照明(替代霓虹灯)节能70%、交通信号灯 (替代白炽灯)节能80%。目前LED发光效率已高于白炽灯,预计2010年将超过荧光灯,有望进入占全球电力消耗15-20 %的普通照明领域,节能的效果将更加显著。综合其低功耗、长寿命等特点,在全球能源危机,环保压力又极大的情况下,半导体照明已被世界公认为一种节能环保的重要途径,正以更快的速度拓展其多种应用范围。随着技术的不断提升,大尺寸液晶电视背光源、汽车、商业和工业用照明已逐步成为LED主要应用领域。

2006年全球LED的市场超过70亿美元,年均增长率超过20 %,未来5-10年将形成500-1000亿美元以上的潜在市场。鉴于半导体照明产业令人鼓舞的发展前景,近年日本“21世纪光计划”、美国“下一代照明计划”、欧盟“彩虹计划”、韩国“GaN半导体发光计划”等政府计划纷纷启动。面对半导体照明市场的巨大诱惑,世界三大传统照明工业巨头飞利浦、通用电气、欧司朗也与半导体公司合作,成立半导体照明企业。一场抢占半导体照明新兴产业制高点的争夺战,已经在全球打响.

加强自主创新,实现我国半导体照明的跨越式发展

我国已成为世界第一大照明电器生产国和出口国,2006年中国照明行业产值约1600亿元,出口100亿美元,但仅占全球市场18 %,大而不强。面对千载难逢的历史机遇,发展中国的半导体照明新兴产业已经时不我待。2003年6月,科技部联合信息产业部、教育部、建设部、中科院、轻工业联合会等单位,成立国家半导体照明工程协调领导小组,紧急启动了国家半导体照明工程。经过“十五”期间工程的组织与实施,功率型芯片和功率型白光封装达到国际产业化先进水平,发光功率和发光效率分别达到189 mW和47 lm/W,改变了过去蓝光芯片主要依赖进口的不利局面;包括LED车灯、矿灯等四大类140多个新产品陆续开发成功,大部分已实现了批量生产。2006年国产芯片市场占有率44%,2001-2006年LED市场销售额增长率48 %,2006年LED封装产值146亿元。

已经形成了从外延片生产、芯片制备、器件封装到集成应用的比较完整的研发体系。预计2010年我国半导体照明及相关产业产值将达到1000亿元。

2006年初,国务院发布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要》,“高效节能、长寿命的半导体照明产品”被列入中长期规划第一重点领域(能源)的第一优先主题(工业节能),在国内外引起广泛关注。2006年10月,国家“十一五”863计划“半导体照明工程”重大项目正式启动。我国半导体照明产业正在进入自主创新、实现跨越式发展的重大历史机遇期。

“十一五”国家半导体照明工程的发展,将重点围绕半导体普通白光照明的目标,强调创新性,突破白光照明技术的部分核心专利,实现重点跨越;强化技术集成,围绕重大战略产品,产学研上下游联合攻关,解决制约产业发展的共性关键技术;实施产业技术联盟与人才培养、基地建设战略,建立完善的技术创新体系与特色产业集群,提升产业持续创新的能力,最终形成有自主知识产权和中国特色的半导体照明新兴产业。

促进产学研联合通过联盟搭建半导体照明自主创新交流合作服务平台

在国家半导体照明工程协调领导小组的引导和支持下,国家半导体照明工程研发及产业联盟(简称“联盟”)成立于2004年10月,由国内40余家从事半导体照明行业的骨干企业和科研院所按照“自愿、平等、合作”的原则发起成立。联盟旨在“联合、创新、求实、发展”,以推进半导体照明的技术进步和产业化为目标,充分利用现有资源,通过建立网站,举办各类活动,探索资源共享机制,以共赢的商业模式提倡上下游企业的联盟合作、集群创新式的区域合作和全球范围内资源整合的国际合作,为政府出台相关产业政策提供决策参考,实现行业自律,促进联盟成员的自身发展,提升中国半导体照明产业的国际竞争力。

“十五”期间,联盟积极参与半导体照明工程战略研究工作,通过承办“中国国际半导体照明论坛与展览会”( CHINA SSL )以及首届国家半导体照明工程创新大奖赛等工作广泛开展国际及区域间合作,促进人才引进和信息交流。联盟秘书处设在“中国半导体照明网”( www.china-led.net ),目前已成为国内外备受关注的LED专业垂直门户网站之一,日均点击率5000次,月均浏览量35.7万人次;联盟还积极参与奥运、世博等重大工程的示范工作,首次在国内半导体照明行业和重大工程建设单位之间搭建了供需交流平台,并积极推进半导体照明行业标准的制定与实施,参与制定了行业标准3项,2项标准将于2007年颁布实施。

“十一五”是我国半导体照明自主创新、实现跨越式发展的关键时期,在2006年7月深圳召开的国家半导体照明工程协调领导小组第四次工作会议上,明确提出“要重点支持建立以企业为主体的体系,要支持建立企业间的战略联盟”。“十一五”期间,联盟将继续完善组织机构,提升业界地位,深化合作机制,促进资源共享。为产、学、研深入合作搭建桥梁,成为政府与企业、研发机构之间的纽带;能够在我国半导体照明产业的技术创新与产业发展的重要时期,起到积极地推动和促进作用。为新兴的科技产业如何形成完整的技术创新体系探索可行的建设思路和发展模式,为建设有国际竞争力的中国半导体照明新兴产业贡献一份力量。

整合各方资源继续打造高水平、重实效的国际交流合作与交易平台

为了促进我国半导体照明产业的不断升级,国家半导体照明工程启动后,协调领导小组办公室十分重视开展与海内外科技界、产业界的交流与合作。在国家相关部门、行业组织和地方政府的大力支持下,自2004年起,国家半导体照明研发及产业联盟联合有关单位已分别在上海、厦门和深圳成功主办三届“中国国际半导体照明论坛暨展览会”( CHINA SSL )。海内外的官、产、学、研、用、资等精英荟萃,共谋半导体照明产业发展大计;并且高层次的国际论坛与展览会同期召开,相得益彰,提供了全产业链范围内的交流合作平台。

在海内外业界人士的高度关注与广泛支持下,CHINA SSL的规模不断扩展。论坛累计参会人数达到1400人,展览会观众人数累计超过30000人。2006年7月12日-14日在深圳举办的2006 CHINA SSL,共有524名海内外知名专家、政府官员参加论坛;157家国内外知名企业参展,CHINA SSL已成为中国规模最大、内容最全、影响最广的半导体照明专业盛会。

面对“十一五”半导体照明工程的新战略目标,作为国家科技部唯一授权并重点支持的半导体照明领域权威会展,将从2007年起,在上海和深圳两个城市轮流举办年度性的China SSL盛会,强势打造高水平、重实效的国际交流合作与交易平台。第四届CHINA SSL将于2007年8月22日-24日在上海举行,国家半导体照明工程协调领导小组第五次工作会议也将同期在上海召开。

为加强会展资源的整合,以增强其带动效应。自2007年4月起CHINA SSL主办方将与“中国(上海)国际LED与半导体照明展览会”( Lighting EXPO )的主办方——上海市光电子行业协会展开深度合作,并且与深圳“高交会”的承办方(高交会交易中心)合作,共享超过50万的国内外专业观众数据。同时,也得到了2007CHINA SSL举办地合作单位——上海半导体照明工程技术研究中心的大力支持。为了做好与传统照明的紧密衔接工作,进一步以应用促进半导体照明新兴产业的发展, 2007 CHINA SSL还将与“第十三届中国(上海)照明电器博览会”( LIGHTING CHINA )同期同地举办。由此强强联手、创新运作,充分利用各方资源,组织高质量的买家参观和采购,也将大大减少展商与观众的参展和参观成本,为中外业界提供更优质的服务。2007 CHINA SSL的新技术、新设备、新产品、新材料的信息发布将继续举行并具有国际性,奥运、世博等重大工程的商机也将一并发布。此外,中外机构还将首次策划与组织由国际知名企业高层人士参与的“中外企业发展战略对话”,加强中外业界人士的了解与沟通,寻求共同发展的平台。

led半导体照明技术的提升正在不断拓展新的应用,给社会一个又一个的惊喜;全新升级的CHINA SSL也将给予业界新的影响,促进中国半导体照明产业国际竞争力的快速提高。


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