LED照明面臨的三大挑戰解析

　　基于氮化物LED發(fā)展起來(lái)的半導體照明，經(jīng)過(guò)十多年發(fā)展，已經(jīng)取得了令人矚目的成績(jì)。“量變到質(zhì)變”，從技術(shù)到市場(chǎng)，半導體照明都已積蓄了一定的力量，要走的更遠，需要看的足夠遠，把握方向和趨勢。那么，發(fā)展至今，半導體照明產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了怎樣的發(fā)展階段，又有哪些趨勢和特點(diǎn)?本期我們就當前半導體照明的發(fā)展以及趨勢問(wèn)題，采訪(fǎng)了材料領(lǐng)域專(zhuān)家、中國科學(xué)院院士、南京大學(xué)物理系教授鄭有炓，他長(cháng)期致力于新型半導體異質(zhì)結構材料與器件物理研究，也一直關(guān)注半導體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在鄭有炓院士看來(lái)，半導體照明將從光效驅動(dòng)逐步進(jìn)入光品質(zhì)驅動(dòng)的發(fā)展階段，進(jìn)而發(fā)展LED智能照明，充分發(fā)揮半導體照明的優(yōu)勢，開(kāi)創(chuàng )照明數字化新紀元。

　　十多年來(lái)，半導體照明產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)幾次上上下下的發(fā)展歷程，通過(guò)逐步轉型、整合將步入有序快速發(fā)展新階段。前些年，以光效作為驅動(dòng)力，氮化物LED芯片高效發(fā)光技術(shù)得到極大地發(fā)展，并日趨成熟。目前LED芯片光效已達到很高水平，價(jià)格下降也很快，在LED照明產(chǎn)品成本中所占的比例在不斷下降，半導體照明技術(shù)重要性日益被人認識，LED照明是整個(gè)照明的發(fā)展趨勢，將引領(lǐng)傳統照明產(chǎn)業(yè)轉型換代。目前半導體照明在整個(gè)照明產(chǎn)業(yè)中所占的比例還不是很大，尚處于發(fā)展初期，還有很長(cháng)的路要走。

　　LED照明與以往的光源不同，對LED照明應該有不同于以往的更高要求，比如更高光品質(zhì)、人性化，滿(mǎn)足人的安全、生理、心理感受等，而滿(mǎn)足這些要求不是一而就的，也還有很多工作要做。因此，半導體照明技術(shù)在不斷提升光效的同時(shí)，將步入光品質(zhì)驅動(dòng)的新發(fā)展階段，以滿(mǎn)足應用的需求。

　　人性化、低成本和智能化照明的挑戰

　　半導體照明是多技術(shù)融合的新一代電光源技術(shù)，涉及氮化物L(fēng)ED芯片光發(fā)射、熒光粉受激發(fā)光、光的抽出和光的傳輸以及電力驅動(dòng)等諸多技術(shù)的高效率融合。這些技術(shù)雖然已取得長(cháng)足進(jìn)步，推動(dòng)著(zhù)半導體照明作為戰略性新興產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，但還有很大的提升空間，有待技術(shù)不斷發(fā)展。目前，半導體照明發(fā)展面臨很多挑戰，歸納起來(lái)主要有三個(gè)方面：一是改善光品質(zhì)實(shí)現人性化照明;二是低成本照明;三是智能化照明，使半導體照明的高效、綠色、智能化特色得到充分體現。

　　半導體照明要成為人們的日常生活用品，必須價(jià)廉物美，提高品質(zhì)、降低成本是追求的目標。LED芯片在半導體照明產(chǎn)品成本中所占的比例過(guò)去長(cháng)期居高不下，由于近年來(lái)LED技術(shù)的進(jìn)步，目前芯片價(jià)格已經(jīng)有很大幅度的下降，但半導體照明產(chǎn)品是一個(gè)照明系統，其成本不僅僅取決于LED芯片，還包括照明系統構件、部件成本。因此，降低照明系統構件、部件成本的重要性日益凸顯。

　　當前半導體照明技術(shù)進(jìn)步很快，其中就襯底材料來(lái)看，目前LED使用的襯底材料，藍寶石相對比較成熟，成本低，且正在向6英寸方向發(fā)展。碳化硅眾所周知價(jià)格很高，主要還是應用在高端芯片產(chǎn)品中。晶體硅具有價(jià)格低廉的優(yōu)勢，但與藍寶石相比，硅上外延氮化物技術(shù)還需進(jìn)一步發(fā)展。究竟采用何種襯底，需立足于應用需求，從技術(shù)成熟度、成品率以及價(jià)格三方面權衡作決策。目前藍寶石襯底外延生長(cháng)氮化物技術(shù)比較成熟，制成LED芯片成品率很高，而且藍寶石襯底價(jià)格不斷下降，晶元尺寸又不斷增大，因此，藍寶石襯底仍然是當前LED外延的主流襯底材料。

　　半導體照明智能化是繼高能效發(fā)光之后，須追求實(shí)現的另一重要目標。智能化照明將充分發(fā)揮LED電子-空穴復合物理發(fā)光機制的科學(xué)優(yōu)勢，引領(lǐng)實(shí)現照明數字化時(shí)代，并進(jìn)一步實(shí)現二次節能功能，是LED照明的發(fā)展方向。半導體照明智能化需要微電子技術(shù)的支持，需要更多的企業(yè)和技術(shù)力量參與，實(shí)現微電子技術(shù)、傳感技術(shù)與LED發(fā)光技術(shù)相融合，從而也帶動(dòng)微電子技術(shù)、傳感技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　另一方面，2013年1月19日國際公約——《國際防治汞污染》發(fā)布，各國政府同意在2020年之前禁止一系列含汞產(chǎn)品的生產(chǎn)和貿易，包括含汞的電池、開(kāi)關(guān)、節能燈、肥皂以及化妝品等。同時(shí)，使用汞的溫度計和血壓儀也應在2020年之前被逐漸取代。這為L(cháng)ED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)新機遇，更加有力推動(dòng)LED照明的發(fā)展。因此，從產(chǎn)業(yè)角度來(lái)看，應用又將成為驅動(dòng)LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動(dòng)力，研發(fā)照明終端產(chǎn)品將會(huì )強勢發(fā)展，并引領(lǐng)傳統照明產(chǎn)業(yè)實(shí)現轉型換代。