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半导体照明 --照明领域的又一次革命 一、人类照明的历史 火—人类的文明 灯—延续历史几千年 灯—延续历史几千年 二、电光源的历史 1879年爱迪生发明白炽灯 荧光灯将电光源带入新天地 三、半导体发光二极管 半导体发光二极管 照明的革命 四、第三代半导体材料 半导体材料的分代 以硅Si为代表的半导体材料为第一代半导体材料 以砷化镓GaAs为代表的化合物半导体材料为第二代半导体材料 以氮化镓GaN为代表的宽带隙化合物半导体材料为第三代半导体材料 GaN半导体材料特点 宽带隙化合物半导体材料，有很高的禁带宽度（2.3—6.2eV)，可以覆盖红、黄、绿、蓝、紫和紫外光谱范围 ，是到目前为止其它任何半导体材料都无法达到的 高频特性，可以达到300G Hz（硅为10G，砷化镓为80G） GaN半导体材料特点 高温特性，在300℃正常工作（非常适用于航天、军事和其它高温环境） 耐酸、耐碱、耐腐蚀（可用于恶劣环境） 高压特性（耐冲击，可靠性高） 大功率（对通讯设备是非常渴望的） GaN外延片生产 通过MOCVD进行GaN单晶膜外延生长 用蓝宝石为衬底材料 用高纯氨气提供氮源 用金属有机源提供镓、铟、铝源 通过金属有机源化学气相沉积的方法 进行生长 方大集团于2001年9月在国内第一个生产出GaN基LED外延片 方大集团6X2MOCVD设备 GaN基蓝绿光LED芯片 GaN基大功率蓝光LED芯片 GaN半导体光电器件应用 蓝、绿光LED 全彩色大屏幕 交通信号灯 背光源、仪器仪表指示灯 景观光源 室外大LED全彩色屏幕 LED交通信号灯 GaN半导体光电器件应用 蓝光激光器（BLD） 蓝光DVD，双面双密度容量为20G，取代现有红 光DVD，是以后数字电视存储的必由之路 激光打印和显示，生物医疗仪器和设备 ，光谱测量系统 可用于军事领域，450～550nm的蓝-绿光波段对海水是透光的，所以BLD可通过空间卫星、机载平台直接用来对海底潜艇通信，大大提高潜艇的隐蔽性和必威体育官网网址性。这是军事部门长久渴望实现的技术手段。 中国汉级核潜艇 索尼全球首台蓝光DVD刻录机BDZ-S7 五、半导体照明的来临 优异的性能 白光LED 固体冷光源，效率高，绿色环保 寿命长，可以达到10万小时（连续10年） 低电压工作 是照明领域的又一次革命 白光LED的构成方式 1、通过LED红绿蓝的三基色多芯片组和发光合成白光。? 优点：效率高、色温可控、显色性较好。? 缺点：三基色光衰不同导致色温不稳定、控制电路较复杂、成本较高。? 2、蓝光LED芯片激发黄色荧光粉，由LED蓝光和荧光粉发出的黄绿光合成白光，为改善显色性能还可以在其中加少量红色荧光粉或同时加适量绿色、红色荧光粉。? 优点：效率高、制备简单、温度稳定性较好、显色性较好。? 缺点：一致性差、色温随角度变化。? 3、紫外光LED芯片激发荧光粉发出三基色合成白光。? 优点：显色性好、制备简单。? 缺点：目前，LED芯片效率较低，有紫外光泄漏问题，荧光粉温度稳定性问题有待解决。 一种白色LED的结构示意图 白光LED照明整体效益分析 照明占电力需求18%； 未来15年, LED 照明将减少50%电力需求，减少 200 万吨的二氧化碳排放； 目标: 2007 年取代白炽灯，2012 年取代荧光灯 美国国家半导体照明计划 从2000年起国家投资5亿美元 到2010年 55%的白炽灯和荧光灯被半导体灯取代 每年节电达350亿美元 2015年形成每年500亿美元的半导体照明产业市场 日本21世纪照明计划 投入资金50亿日元 到2007年 30%的白炽灯被置换为半导体照明灯 欧盟的彩虹计划 应用半导体照明实现： 高效 节能 不使用有害环境的材料 模拟自然光 韩国“固态照明计划” 2004年-2008年韩国政府计划投入1亿美元，企业提供30%的配套资金，近期开始实施，预计2008年LED的发光效率达到80lm/W 中国专家的呼吁 我国有近百名专家（两院院士）联名向国务院呼吁，以三峡工程的5%费用，支持我国的半导体照明产业，用5-10年的时间的努力，1/3照明应用半导体照明，每年可以节约的电量1000亿度，多于一个三峡水电站的发电量（800亿度） 国家启动国家半导体照明工程 六、半导体照明发展现状 部分领域已经应用 目前已经应用在： 室内特殊照明／手电筒／闪光灯／装饰灯 液晶显示器(LCD)、便携式电子产品(PDA，移动电话)背光源 汽车内部、车灯及驾驶面板照明 高楼建筑物及广场探照灯 剧场舞台灯