半導體照明將改變光電子與微電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值懸殊局面

　　自1993年日本日亞公司Nakamura等人首次研發(fā)出高效發(fā)光的藍光InGaN/AlGaN雙異質(zhì)結LED器件以來(lái)，經(jīng)過(guò)長(cháng)達15年的發(fā)展，III族氮化物LED實(shí)現了從藍光、全色顯示到白光照明，應用從信息技術(shù)領(lǐng)域到節能技術(shù)領(lǐng)域的兩大轉變，形成了半導體照明新興產(chǎn)業(yè)。當前半導體照明技術(shù)日新月異，半導體照明產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，形勢喜人，而“照明”與“背光”的結合更將實(shí)現“光電子”與“微電子”的結合，改變光電子產(chǎn)業(yè)與微電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值懸殊的局面。今后，在終端市場(chǎng)需求的牽引下，通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新，將逐漸形成不同終端產(chǎn)品采用不同材料、結構、技術(shù)策略而構成的半導體照明產(chǎn)品大家族。

　　隨著(zhù)近期白光LED背光應用的異軍突起，半導體照明技術(shù)不僅將作為高效節能、綠色環(huán)保的新一代電光源造福人類(lèi)社會(huì )，而且將成為推動(dòng)現代信息顯示技術(shù)新發(fā)展的支撐技術(shù)，使III族氮化物L(fēng)ED從“信息技術(shù)領(lǐng)域”進(jìn)入“能源技術(shù)領(lǐng)域”又回到“信息技術(shù)領(lǐng)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(zhì)量輕、壽命長(cháng)、不含汞、色域寬等優(yōu)點(diǎn)，目前白光LED取代傳統的冷陰極熒光燈已開(kāi)始廣泛應用于筆記本電腦、臺式電腦和LCD電視的背光屏幕照明，白光LED背光的市場(chǎng)占有率將迅速增長(cháng)。另外，LED(光)投影機具有壽命長(cháng)、便攜、省電等優(yōu)點(diǎn)，有望取代傳統投影機進(jìn)入家庭，市場(chǎng)前景廣闊。根據目前的發(fā)展勢頭，50%以上的白光LED芯片將用于背光和光投射產(chǎn)品。

　　毫無(wú)疑問(wèn)，面廣量大的白光LED背光應用將極大地推動(dòng)LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并使半導體照明產(chǎn)業(yè)結構發(fā)生變化，形成信息領(lǐng)域的“背光、投射(光)產(chǎn)業(yè)”和能源領(lǐng)域的“照明產(chǎn)業(yè)”兩大支柱。

　　信息領(lǐng)域的“背光、投射(光)產(chǎn)業(yè)”目前優(yōu)勢凸現，短期內將飛快增長(cháng)。特別是“照明”與“背光”的結合實(shí)現了“光電子”與“微電子”的結合，將更快改變半導體照明當前某種程度上靠政府政策激勵支撐發(fā)展的局面，可創(chuàng )造豐厚的利潤，也將改變光電子產(chǎn)業(yè)與微電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值懸殊局面。

　　能源領(lǐng)域的“照明產(chǎn)業(yè)”勢頭強勁，其中LED在普通照明和路燈照明領(lǐng)域節能效果突出，發(fā)展勢頭良好。LED普通照明方面，最近，歐、美、日照明大廠(chǎng)紛紛推出LED普通照明產(chǎn)品，日本5大照明廠(chǎng)商，包括夏普、東芝、NEC、三菱，以及松下均進(jìn)入LED照明領(lǐng)域，推出燈泡式LED燈，如松下產(chǎn)品EVERLEDS,雖然售價(jià)較高，但使用壽命長(cháng)，節能效果明顯。輸入功率為4W的產(chǎn)品(亮度相當于40W的白熾燈)光效高達85.0lm/W,輸入功率為6.9W的產(chǎn)品(亮度相當于60W的白熾燈)光效高達82.6lm/W.隨著(zhù)各大照明廠(chǎng)商進(jìn)入LED照明領(lǐng)域及半導體照明產(chǎn)品的發(fā)展，LED照明普及化指日可待。

　　LED路燈照明方面，LED路燈在光效、壽命和節能等方面與傳統用燈相比具有很大的優(yōu)勢，LED燈發(fā)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，照明效果相當于250W高壓納燈，壽命達5萬(wàn)小時(shí)，是高壓汞燈的十幾倍。1個(gè)中等城市，若有30萬(wàn)盞路燈，如全部采用LED路燈，每年可節省用電3億千瓦時(shí)，相當于節約標準煤10萬(wàn)多噸。按照目前的發(fā)展趨勢，2008年全球路燈市場(chǎng)1.81億盞，年增5%~6%,我國道路照明2009年約為2800萬(wàn)盞，年增及更換路燈將達300萬(wàn)~400萬(wàn)盞，而目前LED路燈的占有率還不到0.5%,未來(lái)發(fā)展空間巨大。隨著(zhù)國家擴大內需和城市化建設的加強，對照明產(chǎn)品的需求也會(huì )持續擴大，這將為半導體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供動(dòng)力“引擎”,各種半導體照明示范工程，如“十城萬(wàn)盞”試點(diǎn)示范應用工程以及各種半導體景觀(guān)照明示范工程，也將為半導體照明產(chǎn)業(yè)提供良好的發(fā)展機遇。

　　另外，由于LED具有高能效、長(cháng)壽命、綠色環(huán)保、快速啟動(dòng)等特點(diǎn)，應用潛力還有待開(kāi)發(fā)。例如，基于白光LED快速啟動(dòng)的物理機制，室內照明的白光LED光源可用于可見(jiàn)光無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)(VLC技術(shù))。由于白光LED響應速度能高達幾個(gè)納秒(ns)，可實(shí)現超高速、寬帶數據傳輸，可作為通信基站進(jìn)行室內信息無(wú)線(xiàn)傳輸，被認為是一項很有發(fā)展前景的新興技術(shù)，受到人們的高度重視，已成為當前光無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。半導體照明的技術(shù)鏈包括LED芯片、驅動(dòng)電源模塊、熱能管理系統、投放光學(xué)裝置等四部分，體現了多學(xué)科交叉，多技術(shù)融合的特點(diǎn)，也具有巨大的研發(fā)和創(chuàng )新空間。

　　盡管半導體照明產(chǎn)業(yè)有巨大的發(fā)展空間，但未來(lái)仍將是機遇與挑戰并存。目前LED光效還有待進(jìn)一步提高，特別是存在高驅動(dòng)電流下LED“量子效率下降”(Efficiency Droop)的問(wèn)題，嚴重制約了高功率LED照明應用，成為發(fā)展高效、功率照明技術(shù)的關(guān)鍵瓶頸，因此弄清“量子效率下降”的物理機制進(jìn)而從技術(shù)上加以克服，對進(jìn)一步發(fā)展高功率LED照明技術(shù)將具有里程碑意義。除此之外，節能熒光燈與半導體照明將是當前節能照明的兩大主流技術(shù)，除了節能燈含汞的污染因素外，兩者具有一定的互補性，也將在競爭中各自求發(fā)展，如何領(lǐng)跑競爭是半導體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要思考的問(wèn)題。