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国内半导体照明市场的革命与挑战


添加时间:2012-05-30 | 返回首页
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   半导体照明,也叫LED,是半导体发光二极管的意思。    随着1962年第一只半导体发光二极管的诞生,一种体积小、寿命长、安全低压、节能、环保的新型照明灯具就进入了科学家的视野。他们认定,这种新型的固态照明(包括半导体照明和固体发光材料照明两种,后者目前进展较慢)必将带来人类照明领域的第三次革命。

    半导体照明,已深入到人们生活的方方面面。人们日常使用的手机、电脑、数码相机、汽车中,都有半导体照明的身影。在城市景观照明、仪器仪表指示中,半导体照明更是得到了广泛的应用。例如,著名的上海东方明珠电视塔在夜色中熠熠生辉的夜景装饰,用的都是半导体照明。
    人类文明的发展与照明进步息息相关。当人类高高举起第一根火把时,就开始了照明领域的第一次革命。人类从此有了自己能够控制的光源。在专家们眼里,固态照明带来的第三次照明领域的革命,其意义绝不亚于前两次照明领域的革命。
    因为,固态照明将成为最有效的节能和环保手段。同时,固态照明将通过改善人类生存环境、发展照明的新概念和新模式来改善和提高人类的生活质量。
    由于是冷光源,半导体照明不仅自身对环境没有任何污染,而且与传统的白炽灯、荧光灯相比,节电效率可以达到90%以上。
    我国目前每年用于照明的电力接近2500亿度,其中若能有1/3采用半导体照明,每年就可节电800亿度左右,基本上相当于三峡电站的年发电量。
    半导体照明问世尽管已有40多年,但长期以来,半导体发光二极管只能发出彩色光辉,虽然五色斑斓,却不能用于日常照明,只能在一些装饰等领域充当辅助光源的角色。
    直到20世纪90年代中期,第三代半导体材料氮化镓的突破,以及蓝、绿、白光发光二极管问世后,半导体照明才得以进入日常照明这一照明领域的主阵地。
    此后,我国又攻克了大功率发光芯片的技术难关,研制出了1500毫烛光(mcd)大功率发光芯片。
    现在,只需几粒这种小米粒大小的芯片,就可以组成一个可供日常使用的白光台灯。而以往组成同样亮度的台灯,要用上百粒普通的发光芯片。
    随着半导体照明在我国日常照明领域的广泛应用,我国将进入一个绿色、环保的照明新时代。
    随着第三代半导体材料氮化镓的突破和蓝、绿、白光发光二极管的问世,被誉为“照亮未来的技术”的LED(半导体发光二极管),渐渐走进了人们的日常生活,并将引导人们走向更加光明的未来。
以第三代半导体材料氮化镓作为半导体照明光源,在同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1/10,寿命可以达到8万小时以上。一个半导体灯正常情况下可以使用50年以上。
    作为新型照明技术,LED以其应用灵活、绿色环保、调节方便等诸多优点,将引发一次照明领域的革命。
    可以预见,在21世纪,半导体照明将迅速成为人类照明的主要方式。21世纪的夜空必将被发光芯片照得通彻明亮。
    在爱迪生1879年发明碳丝白炽灯之后,人类开始告别利用火光照明的历史,照明技术进入一个崭新的时代。
    然而,白炽灯从它问世的那天起,就带有先天性缺陷:钨丝加热耗电大,灯泡易碎能耗大,而且容易触电。
    回顾20世纪的照明史,荧光灯、汞灯、金属卤化物灯等新光源层出不穷。荧光灯虽说比白炽灯节电节能,但对人的视力不利,灯管内的汞也对人体和环境有害。
    真正引发照明技术发生质变的还是LED。LED属于全固体冷光源,更小、更轻。与传统照明技术相比,LED的最大区别是结构和材料的不同。它是一种能够将电能转化为可见光的半导体,上下两层装有电极、中间有导电材料。它就像一块汉堡包,可以发光的材料是夹层中的肉饼,光的颜色根据材料性质的不同而有所变化。
    除了寿命长、耗能低之外,LED更大的长处还有三点:
    一是应用非常灵活。可以做成点、线、面各种形式的轻薄短小产品。
二是环保效益更佳。由于光谱中没有紫外线和红外线,既没有热量,也没有辐射,属于典型的绿色照明光源。废弃物可回收,没有污染。
    三是控制极为方便。只要调整电流,就可以随意调光。不同光色的组合变化多端,利用时序控制电路,更能达到丰富多彩的动态变化效果。
    最早研制的LED只能发出红色的光,用于电子设备中的指示灯。如今,LED已能发出红色、黄色、蓝色、绿色、橙色、琥珀色、蓝绿双色、红绿双色、黄绿色、纯绿色、翠绿色、白色等各种光束。
    白光LED的出现,是LED从标识功能向照明功能跨出的实质性一步。
    白光LED最接近日光,更能较好反映照射物体的真实颜色。从技术角度看,白光LED无疑是LED最尖端的技术。
    白光LED的应用市场将非常广泛,也是取代白炽钨丝灯泡及荧光灯的“杀手”。近年来,LED已逐渐扩展到通用照明领域,从证券行情到股票机,从笔记本电脑到数码相机,从PDA到手机,从室内照明到汽车车灯,LED无处不在,并正在改变人们的生活和工作环境。
    高亮度LED的出现具有划时代意义。它将是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后最伟大的发明之一。
    在我国各大城市,已经到处可见LED的眩目光彩。可以预见,不久,白炽灯和荧光灯等传统照明技术都将被LED逐步取代。
国、日本、韩国等国家和地区,近年来相继推出半导体照明计划,投入巨资进行研发。世界三大照明厂商———通用电气、飞利浦、奥斯拉姆都已相继与半导体公司合作,成立半导体照明公司。
    2003年10月美国Cree公司已封装出1200lm、发光效率32lm/w的白光LED集成灯。
    2003年底日本日亚(Nichia)展示了1000lm、发光效率33lm/w的白光LED灯。
    这些最新进展,预示着半导体照明产业一个跨越式发展的临界点即将到来。
   今年7月3日,由科技部、信息产业部等6部委和14个地方政府共同实施的“国家半导体照明工程”首批50个项目正式启动。这标志着我国今年紧急启动“半导体照明产业化技术开发”重大项目后迈出了实质性的一大步。
   
    如果不能以足够的投资力度,对技术攻关、产业发展进行有效的组织,并在短时间内有所突破,我们有可能与半导体照明的历史机遇失之交臂。因此,最近几年是我国发展半导体照明产业最关键的时期。
   
    目前,上海、大连、南昌、厦门4个城市的国家半导体产业化基地正在加紧建设之中。国家还对50多个企业和研发机构提供了专项帮助。
    为了配合科技奥运、绿色奥运、人文奥运,北京市已提出要用LED作为照明光源来美化首都夜景。
    北京市广外大街3公里长的道路两侧,已使用了三四百万只LED作为景观灯饰。上海的东方明珠塔已采用全新的LED灯光系统作为景观照明。LED以其环保、节能、寿命长、体积小、隐蔽性好、单色亮度高、组合变化多等独特优势,正在逐步替代原有景观照明光源,大举进军景观照明市场。
    尽管半导体照明取代节能灯、走进千家万户可能还需5年、10年甚至更长的时间,但它早已和人们的生活密不可分。小到手机、电脑,大到汽车、城市夜景工程,LED无不显示出其独特的魅力。
    据了解,目前我国在显示屏、交通信号、军用、防爆等领域已有大量的中低档LED产品在市场销售,并已形成一定的应用开发技术。如采用具有国内自主知识产权的导光技术,已开发出城市景观应用产品、交通诱导指示灯、车用导光仪表等。
    迄今为止,LED已在多个领域大显身手:
    ———景观照明市场:包括建筑装饰、室内装饰、旅游景点装饰等,主要用于重要建筑、街道、商业中心、名胜古迹、桥梁、社区、庭院、草坪、家居、休闲娱乐场所的装饰照明,以及集装饰与广告为一体的商业照明。
———汽车市场:车用市场是LED运用发展最快的市场,主要用于车内的仪表盘、空调、音响等指示灯及内部阅读灯,车外的第三刹车灯、尾灯、转向灯、侧灯等。
    ———背光源市场:LED作为背光源已普遍运用于手机、电脑、手持掌上电子产品及汽车、飞机仪表盘等众多领域。
    ———交通灯市场:由于红、黄、绿光LED有亮度高、寿命长、省电等优点,在交通信号灯市场的需求大幅增加。厦门市自2000年采用第一座LED交通信号灯后,如今全市100多座交通信号灯已有近70%更换为LED。上海市则明文规定,新上的交通信号灯一律采用LED。
    ———户外大屏幕显示:由于高亮度LED能产生红、绿、蓝三原色的光,LED全彩色大屏幕显示屏在金融、证券、交通、机场、邮电等领域备受青睐。近两年,全彩色LED户外显示屏已代替传统的灯箱、霓虹灯、磁翻板等而成为主流,尤其是在全球各大型体育场馆几乎已成为标准配备。
    ———特殊工作照明和军事运用:由于LED光源具有抗震性、耐候性、密封性好,以及热辐射低、体积小、便于携带等特点,可广泛应用于防爆、野外作业、矿山、军事行动等特殊工作场所或恶劣工作环境之中。
    ———其他应用:LED还可用于玩具、礼品、手电筒、圣诞灯等轻工产品之中。作为全球轻工产品的重要生产基地,我国对LED有着巨大的市场需求。
    专家分析认为,随着LED产业的技术进步、成本的进一步降低,以及人们对环保、安全、节能等要求的不断提高,LED在特种领域的应用规模将不断扩大,在人们的工作生活中扮演越来越重要的角色。

 

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