半導(dǎo)體照明基礎(chǔ)知識

1、半導(dǎo)體照明,--照明領(lǐng)域的又一次革命,一、人類照明的歷史,火—人類的文明,燈—延續(xù)歷史幾千年,燈—延續(xù)歷史幾千年,二、電光源的歷史,1879年愛迪生發(fā)明白熾燈,,熒光燈將電光源帶入新天地,三、半導(dǎo)體發(fā)光二極管,半導(dǎo)體發(fā)光二極管,,照明的革命,四、第三代半導(dǎo)體材料,半導(dǎo)體材料的分代,以硅Si為代表的半導(dǎo)體材料為第一代半導(dǎo)體材料以砷化鎵GaAs為代表的化合物半導(dǎo)體材料為第二代半導(dǎo)體材料以氮化鎵GaN為代表的寬帶隙化合物半導(dǎo)體材料為第

2、三代半導(dǎo)體材料,GaN半導(dǎo)體材料特點,寬帶隙化合物半導(dǎo)體材料，有很高的禁帶寬度（2.3—6.2eV)，可以覆蓋紅、黃、綠、藍、紫和紫外光譜范圍 ，是到目前為止其它任何半導(dǎo)體材料都無法達到的高頻特性，可以達到300G Hz（硅為10G，砷化鎵為80G）,GaN半導(dǎo)體材料特點,高溫特性，在300℃正常工作（非常適用于航天、軍事和其它高溫環(huán)境）耐酸、耐堿、耐腐蝕（可用于惡劣環(huán)境）高壓特性（耐沖擊，可靠性高）大功率（對通訊設(shè)備是

3、非常渴望的）,GaN外延片生產(chǎn),通過MOCVD進行GaN單晶膜外延生長 用藍寶石為襯底材料 用高純氨氣提供氮源 用金屬有機源提供鎵、銦、鋁源 通過金屬有機源化學(xué)氣相沉積的方法 進行生長,方大集團于2001年9月在國內(nèi)第一個生產(chǎn)出GaN基LED外延片,方大集團6X2MOCVD設(shè)備,GaN基藍綠光LED芯片,GaN基大功率藍光LED芯片,GaN半導(dǎo)體光電器件應(yīng)

4、用,藍、綠光LED 全彩色大屏幕 交通信號燈 背光源、儀器儀表指示燈 景觀光源,室外大LED全彩色屏幕,LED交通信號燈,城市建筑裝飾燈光工程,花旗銀行大廈,GaN半導(dǎo)體光電器件應(yīng)用,藍光激光器（BLD） 藍光DVD，雙面雙密度容量為20G，取代現(xiàn)有紅 光DVD，是以后數(shù)字電視存儲的必由之路 激光打印和顯示，生物醫(yī)療儀器和設(shè)備 ，光譜測量系統(tǒng) 可用于軍

5、事領(lǐng)域，450～550nm的藍-綠光波段對海水是透光的，所以BLD可通過空間衛(wèi)星、機載平臺直接用來對海底潛艇通信，大大提高潛艇的隱蔽性和保密性。這是軍事部門長久渴望實現(xiàn)的技術(shù)手段。,中國漢級核潛艇,索尼全球首臺藍光DVD刻錄機BDZ-S7,五、半導(dǎo)體照明的來臨,優(yōu)異的性能,白光LED 固體冷光源，效率高，綠色環(huán)保 壽命長，可以達到10萬小時（連續(xù)10年） 低電壓工作 是照明領(lǐng)域的又一次革命,白光LED的

6、構(gòu)成方式,1、通過LED紅綠藍的三基色多芯片組和發(fā)光合成白光。 優(yōu)點：效率高、色溫可控、顯色性較好。 缺點：三基色光衰不同導(dǎo)致色溫不穩(wěn)定、控制電路較復(fù)雜、成本較高。 2、藍光LED芯片激發(fā)黃色熒光粉，由LED藍光和熒光粉發(fā)出的黃綠光合成白光，為改善顯色性能還可以在其中加少量紅色熒光粉或同時加適量綠色、紅色熒光粉。 優(yōu)點：效率高、制備簡單、溫度穩(wěn)定性較好、顯色性較好。 缺點：一致

7、性差、色溫隨角度變化。 3、紫外光LED芯片激發(fā)熒光粉發(fā)出三基色合成白光。 優(yōu)點：顯色性好、制備簡單。 缺點：目前，LED芯片效率較低，有紫外光泄漏問題，熒光粉溫度穩(wěn)定性問題有待解決。,一種白色LED的結(jié)構(gòu)示意圖,白光LED照明整體效益分析,照明占電力需求18%；未來15年, LED 照明將減少50%電力需求，減少 200 萬噸的二氧化碳排放；目標: 2007 年取代白熾燈，2012 年取代熒

8、光燈,美國國家半導(dǎo)體照明計劃,從2000年起國家投資5億美元到2010年 55%的白熾燈和熒光燈被半導(dǎo)體燈取代每年節(jié)電達350億美元2015年形成每年500億美元的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)市場,日本21世紀照明計劃,投入資金50億日元到2007年 30%的白熾燈被置換為半導(dǎo)體照明燈,歐盟的彩虹計劃,應(yīng)用半導(dǎo)體照明實現(xiàn)：高效節(jié)能不使用有害環(huán)境的材料模擬自然光,韓國“固態(tài)照明計劃”,2004年-2008年韓國政府計劃投入1億美

9、元，企業(yè)提供30%的配套資金，近期開始實施，預(yù)計2008年LED的發(fā)光效率達到80lm/W,中國專家的呼吁,我國有近百名專家（兩院院士）聯(lián)名向國務(wù)院呼吁，以三峽工程的5%費用，支持我國的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)，用5-10年的時間的努力，1/3照明應(yīng)用半導(dǎo)體照明，每年可以節(jié)約的電量1000億度，多于一個三峽水電站的發(fā)電量（800億度）國家啟動國家半導(dǎo)體照明工程,六、半導(dǎo)體照明發(fā)展現(xiàn)狀,部分領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用,目前已經(jīng)應(yīng)用在：室內(nèi)特殊照明／手電筒

10、／閃光燈／裝飾燈液晶顯示器(LCD)、便攜式電子產(chǎn)品(PDA，移動電話)背光源汽車內(nèi)部、車燈及駕駛面板照明高樓建筑物及廣場探照燈劇場舞臺燈／投影燈源,LED在汽車中的應(yīng)用,LED在汽車中的應(yīng)用,LED在汽車中的應(yīng)用,已經(jīng)走近我們的生活,已經(jīng)走近我們的生活,白色LED照明燈,地磚燈,禮品燈,手電筒,白光LED射燈,可與目前普通燈具互換的LED白光燈,LED應(yīng)用產(chǎn)品(LED Bulb),LED應(yīng)用產(chǎn)品(花園燈),LED應(yīng)用產(chǎn)

11、品(天花燈),LED應(yīng)用產(chǎn)品(地?zé)?,LED工程應(yīng)用實例,“衡器” 高6米，重250Kg,20000顆超高亮白光LED將“衡器”點綴的通體透明,總功率1200W,在眾多普通照明的襯托下更引人注目,標志著LED光源進入新的里程碑,存在的問題,價格過高發(fā)光效率還不夠高性價比低還不到民眾普及的時刻半導(dǎo)體照明的壽命實際上還涉及多方面的問題，與10萬小時的理論壽命有差距專利爭議,美國小公司挖專利大坑三星繼諾基亞再度落馬,該公司曾頻頻出

12、擊，除諾基亞和三星電子外，與愛立信等公司都有過長期的專利權(quán)侵犯訴訟案，而諸如松下、三洋等知名公司均與其有專利授權(quán)使用協(xié)議。InterDigital去年上半年營收為2580萬美元，盈余310萬美元。而在當(dāng)年底打贏諾基亞官司后獲益大增，公司在今年5月預(yù)測第二季營收為2.91-2.93億美元，其中計入了諾基亞支付的2.53億美元。,據(jù)韓聯(lián)社報道，根據(jù)一項美國地方法院調(diào)解裁定，三星電子將向美國無線網(wǎng)絡(luò)軟件及芯片開發(fā)企業(yè)InterDigital

13、 Communications公司支付1.34億美元的專利使用費。去年12月，美國法院同樣判定諾基亞因?qū)＠麊栴}應(yīng)向InterDigital支付2.53億美元。InterDigital位于美國賓夕法尼亞州，其絕大部分收入來自移動領(lǐng)域內(nèi)其他公司繳納 的專利使用費。InterDigital網(wǎng)站宣稱，公司是全球無線標準的主要制訂者，持有多項專利技術(shù)，并授權(quán)給全球的2G、2.5G、3G與802產(chǎn)品制造商。此外，該公司還為3G多模終端與匯聚產(chǎn)品提

14、供基帶解決方案和協(xié)議軟件。,七、未來的前景,未來的指標,發(fā)光效率達到 200 ml/w顯色指數(shù)接近 100%新的半導(dǎo)體材料和技術(shù)會進一步發(fā)展價格下降，為百姓所接受,進入主流光源是必然趨勢,沒有人懷疑國內(nèi)外的傳統(tǒng)照明企業(yè)都非常積極真正進入綠色照明產(chǎn)業(yè)鏈條已經(jīng)形成，互動作用明顯,抓住新機遇,一場革命帶來新的危機一場革命帶來新的機遇新的行業(yè)的誕生衍生產(chǎn)品創(chuàng)造新的精彩世界抓住機遇，迎接挑戰(zhàn),中國在此領(lǐng)域的發(fā)展,有

15、多家公司參與在半導(dǎo)體領(lǐng)域中與國際水平最接近，基本上與國際水平同步發(fā)展，有部分領(lǐng)先方大集團在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，特別是大功芯片光電國家實驗室,深圳制出新型LED照明光源贏得海外客戶大訂單,由深圳市邦貝爾電子有限公司自行研制的新型LED照明光源通過了有關(guān)部門組織的專家鑒定。由于首創(chuàng)集合式封裝和一體化設(shè)計，且較普通白熾燈節(jié)電80%，邦貝爾公司的新型LED照明光源甫一面市便贏得海外客戶的青睞，目前已接到2億多元的出口訂單。技術(shù)達國際

16、先進水平經(jīng)權(quán)威檢測，該產(chǎn)品具有節(jié)電、壽命長、無輻射、無頻閃等優(yōu)點，獲得了評審專家的一致好評，認為其技術(shù)已達到國際先進水平。年收入有望達5億元,湖北省科技廳領(lǐng)導(dǎo)考察武漢光電國家實驗室LED聯(lián)合研發(fā)基地,新型大功率高亮度LED路燈在武漢研制成功,近日，由武漢光電國家實驗室（籌）微光機電系統(tǒng)研究部、華中科技大學(xué)機械學(xué)院和能源學(xué)院合作，研制成功96W新型大功率高亮度LED路燈。該LED路燈采用自主研發(fā)的多項專利技術(shù)，性能達到或超過國家

17、路燈相關(guān)技術(shù)標準，具有較高的技術(shù)水平。此次研制的96W大功率高亮度LED路燈采用自主研發(fā)的專利技術(shù)，每個LED光源模塊可根據(jù)各種道路照明的標準做出調(diào)整，滿足不同場合的應(yīng)用要求，具有廣泛的應(yīng)用前景。微光機電系統(tǒng)研究部將繼續(xù)致力于開發(fā)新型LED照明光源，為提升我國LED技術(shù)水平，推進“國家半導(dǎo)體照明工程”做出更大的貢獻。,1500W世界最大功率LED光源在武漢成功封裝,近日，由武漢光電國家實驗室（籌）微光機電系統(tǒng)研究部、華中科技大學(xué)機械

18、學(xué)院微系統(tǒng)中心和能源學(xué)院合作，共同封裝出1500W超大功率LED光源。此光源是目前世界上已知最大功率的LED光源，在國際上處于領(lǐng)先水平。此次研制的1500W超大功率LED光源采用自主研發(fā)的專利技術(shù)，開發(fā)出了具有核心競爭力的封裝技術(shù)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)。微光機電系統(tǒng)研究部將繼續(xù)致力于開發(fā)新型LED照明光源，為提升我國LED技術(shù)水平，推進半導(dǎo)體照明工程做出更大的貢獻。,1500W世界最大功率LED光源在武漢成功封裝,劉勝教授參加LED及

19、其產(chǎn)品應(yīng)用評價問題研討會,11月8日至10日，LED及其產(chǎn)品應(yīng)用評價問題研討會在杭州舉行，華中科技大學(xué)光電國家實驗室微光機電系統(tǒng)研究部劉勝教授應(yīng)邀參加。該研討會由國家半導(dǎo)體照明工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室主辦，國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組織承辦，旨在為“十一五”863計劃“半導(dǎo)體照明工程”重大項目標準與評價體系建設(shè)工作提供決策依據(jù)，推動制標工作的進行，從而助力半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。,我校封裝的國內(nèi)最大功率LED光源亮相深圳,