光源的應(yīng)用現(xiàn)狀及目前存在的問(wèn)題畢業(yè)

Goodisgood,butbettercarriesit.

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精益求精，善益求善。光源的應(yīng)用現(xiàn)狀及目前存在的問(wèn)題畢業(yè)LED光源的應(yīng)用現(xiàn)狀及目前存在的問(wèn)題LED光源的應(yīng)用現(xiàn)狀及目前存在的問(wèn)題PAGEPAGEPAGE21PAGE21LED光源的應(yīng)用現(xiàn)狀及目前存在的問(wèn)題PAGELED光源的應(yīng)用現(xiàn)狀及目前存在的問(wèn)題摘要現(xiàn)如今，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，社會(huì)發(fā)展的需求標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的提高，對(duì)于影響社會(huì)發(fā)展的至關(guān)重要的因素—能源的要求，也就更加的苛刻了，所以能源節(jié)儉就成了當(dāng)今社會(huì)人們面臨的非常重要的問(wèn)題。社會(huì)照明所占用的能源消耗在社會(huì)總能源消耗中的比例也是相當(dāng)?shù)囊徊糠郑纱丝梢?jiàn)能夠很好的做好照明方面的能源節(jié)儉是特別重要的。LED光源作為新世紀(jì)科技的產(chǎn)物，將使得社會(huì)照明進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代，同時(shí)也將解決能源消耗的問(wèn)題。但是同傳統(tǒng)的光源相比，LED光源也存在著一些還沒(méi)有解決的問(wèn)題，如應(yīng)用價(jià)格與傳統(tǒng)光源相比較高，其發(fā)光效率與傳統(tǒng)光源也有一定的差距等，但是隨著社會(huì)技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED光源最終將會(huì)進(jìn)入通用照明市場(chǎng)，其勢(shì)必成為社會(huì)的主導(dǎo)光源，帶領(lǐng)我們進(jìn)入一個(gè)全新的照明時(shí)代。LED光源的發(fā)光效率高，使用壽命長(zhǎng)，因此其應(yīng)用前景非?？捎^，但是比起其它光源，它的應(yīng)用成本還是非常高的，要想在社會(huì)上得以普遍的應(yīng)用還需要一定的時(shí)間。本文對(duì)目前LED光源的應(yīng)用現(xiàn)狀做了詳細(xì)的介紹，而且就目前LED光源能否在社會(huì)上得到普遍應(yīng)用做了分析。LED作為新的、最有潛力的光源，越來(lái)越引起人們的重視。LED從早期僅僅作為一只普通的指示小燈，用在像電視機(jī)，錄音機(jī)等家電上，到今天被廣泛地用作戶(hù)外顯示、交通信號(hào)、汽車(chē)尾燈和景觀照明，以及正在開(kāi)始的路燈照明和大尺寸LCD背光光源，經(jīng)歷了差不多20-30年的時(shí)間，其發(fā)展之迅速是有目共睹的。本文將針對(duì)LED的近期發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行簡(jiǎn)單的描述，重點(diǎn)將LED作為照明光源在價(jià)格、性能和性?xún)r(jià)比與傳統(tǒng)光源進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)LED光源如何進(jìn)入通用照明市場(chǎng)進(jìn)行分析和闡述。關(guān)鍵詞：LED光源；光源特性；應(yīng)用現(xiàn)狀；應(yīng)用問(wèn)題AbstractNowadays,withthecontinuousdevelopmentandprogressofsociety,thedemandofthesocialdevelopmentstandardsarecontinuallyimproved,factoriscrucialtotheinfluenceofsocialdevelopmentoftheenergyrequirements,willbemoredemanding,sotheenergysavinghasbecomepeoplefacingsocietytodayisnotveryimportantproblem.Sociallightingoccupiedbytheenergyconsumptioninthetotalsocialenergyconsumptionratioisanimportantpartof,socanbeverygoodtodolightingenergysavingisparticularlyimportant.LEDlightsourceasaresultofscienceandtechnologyinthenewcentury,willmakethesociallightingintoanewera,butalsosolvetheproblemofenergyconsumption.Butwiththetraditionallightsource,LEDlightsourcealsohassomeunsolvedproblems,suchastheapplicationofpriceandthetraditionalsourcesarerelativelyhigh,thereisacertaingap,theluminousefficiencyandthetraditionallightsource,butwiththedevelopmentofsocietyandtechnology,LEDlightsourcewilleventuallyenterthegenerallightingmarket,itisboundtobecomethedominantthelightsourceofthesociety,toleadusintoaneweraoflighting.LEDlightsourcewithhighluminousefficiency,longservicelife,soitsapplicationprospectisveryconsiderable,butcomparedtootherlightsources,theapplicationcostitisstillveryhigh,tobewidelyusedinthesocietystillneedssometime.ThispaperintroducedindetailthepresentapplicationstatusofLEDlightsource,andtheLEDlightsourcecanbewidelyappliedtodotheanalysisinthesociety.LEDasalightsourcehasthepotentialofthenew,,peoplepaymoreandmoreattention.LEDfromtheearlyonlyasacommonindicatorlights,inTV,taperecordersandotherappliances,todayarewidelyusedasoutdoordisplay,trafficsignals,automotivetaillightsandlandscapelighting,andlightingarebeginningandlargesizeLCDbacklightsource,hasexperiencednearly20-30years,itsdevelopmentquicklyisbeobvioustopeople.ThispaperwillbrieflydescribetherecentdevelopmentsituationofLED,thefocusonLEDasalightsourceiscomparedintheprice,performanceandpricewiththetraditionallightsource,andtheLEDlightsourcetoenterthegenerallightingmarketanalysisandexposition.Keyword:LEDlightsource；Sourcecharacteristics；Applicationstatusm；ApplicationproblemTOC\o"1-2"\h\z\uKeyword:LEDlightsource；Sourcecharacteristics；Applicationstatusm；Applicationproblem 2第1章LED的機(jī)理及特性 11.1LED的發(fā)光機(jī)理 11.2LED的特性 1LED光源有著傳統(tǒng)光源無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，那是因?yàn)長(zhǎng)ED特有的性質(zhì)。 11.3LED的分類(lèi) 4第2章LED光源在當(dāng)今社會(huì)的應(yīng)用現(xiàn)狀 52.1國(guó)內(nèi)LED光源的應(yīng)用現(xiàn)狀 52.2國(guó)外LED光源的應(yīng)用現(xiàn)狀 52.3分析國(guó)內(nèi)外LED市場(chǎng) 7第3章LED光源與傳統(tǒng)光源的對(duì)比 83.1LED的發(fā)展歷程 83.2LED光源的特點(diǎn) 93.3傳統(tǒng)光源與LED光源相比的現(xiàn)狀 93.4對(duì)比兩種光源市場(chǎng)及應(yīng)用的差距 10第4章LED光源在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的問(wèn)題 124.1LED光源的應(yīng)用領(lǐng)域 124.2LED光源應(yīng)用中存在的不足 124.3LED光源如何才能進(jìn)入通用照明市場(chǎng) 13第5章LED光源的應(yīng)用前景分析 15第6章總結(jié)與展望 17致謝 19參考文獻(xiàn) 20第1章LED的機(jī)理及特性1.1LED的發(fā)光機(jī)理LED是Light-EmittingDiode的英文縮寫(xiě)，中文名叫發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其實(shí)質(zhì)性結(jié)構(gòu)是半導(dǎo)體P-N結(jié)，在半導(dǎo)體P-N結(jié)通以正向電流時(shí)注入少數(shù)載流子，少數(shù)載流子發(fā)光復(fù)合就是發(fā)光二極管的發(fā)光機(jī)理。發(fā)光二極管的發(fā)光機(jī)理可以用P-N結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)來(lái)做解釋。制作發(fā)光二極管的半導(dǎo)體材料是重?fù)诫s的，熱平衡狀態(tài)下的N區(qū)有很多遷移率很高的電子，P區(qū)有較多的遷移率較低的空穴，由于P-N結(jié)阻擋層的限制，在常態(tài)下，二者不能發(fā)生自然復(fù)合；而當(dāng)給P-N結(jié)加以正向電壓時(shí)，由于外加電場(chǎng)方向與勢(shì)壘區(qū)的自建電場(chǎng)方向相反，因此勢(shì)壘高度降低，勢(shì)壘區(qū)寬度變窄，破壞了P-N結(jié)的動(dòng)態(tài)平衡，產(chǎn)生少數(shù)載流子的電子注入?？昭◤腜區(qū)注入N區(qū)，同樣電子從N區(qū)注入到P區(qū)，注入的少數(shù)載流子將同該區(qū)的多數(shù)載流子復(fù)合，不斷的將多余的能量以光的形式輻射出去，所發(fā)出光的顏色是由形成P-N結(jié)的材料決定。因此，發(fā)光二極管也即利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管，如圖1.1所示。圖1.1P-N結(jié)內(nèi)電流流向Fig1.1P-Njunctioncurrent1.2LED的特性LED光源有著傳統(tǒng)光源無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，那是因?yàn)長(zhǎng)ED特有的性質(zhì)。（1）光譜特性。PN結(jié)輻射光的波長(zhǎng)決定于材料的禁帶寬度Eg，由于不同材料的禁帶寬度不同，所以由不同材料制成的發(fā)光二極管可發(fā)出不同波長(zhǎng)的光，不同材料的LED發(fā)光光譜如圖1.2所示。發(fā)光二極管所發(fā)出的光雖然不是純單色光，但是它的譜線寬度都比其它光源所發(fā)出光的譜線窄。例如，砷化鎵發(fā)光二極管的譜線寬度只有25nm時(shí)，可以認(rèn)為是單色光。圖1.2LED發(fā)光光譜分布Fig1.2LEDlightspectraldistribution(2)伏安特性。LED伏安特性與P—N結(jié)伏安特性相同，如圖1.3所示，包括正向死區(qū)、工作區(qū)、反向死區(qū)和擊穿區(qū)。圖1.3LED伏安特性Fig1.3LEDvolt-amperecharacteristic當(dāng)外加正向電壓小于開(kāi)啟電壓時(shí)，克服不了勢(shì)壘電場(chǎng)，P-N結(jié)呈現(xiàn)較大的電阻，正向電流很小。發(fā)光二極管的開(kāi)啟電壓隨所用材料的不同而不同，當(dāng)外加電壓超過(guò)開(kāi)啟電壓時(shí)，克服了勢(shì)壘電場(chǎng)，使正向電流迅速增大，注入的空穴和電子大量復(fù)合而發(fā)光。（3）LED光強(qiáng)度、光通量與電流的關(guān)系特性。LED屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，其發(fā)光亮度L與正向電流I近似成正比，即(式1-1)式中K為比例系數(shù)。因此可以通過(guò)調(diào)節(jié)流過(guò)LED的電流來(lái)控制LED的亮度。（4）LED的溫度特性。一般來(lái)講，LED發(fā)光電流、發(fā)光效率、光輸出量都與溫度有重要的關(guān)系，圖1.4是LED發(fā)光電流與溫度的關(guān)系曲線，在偏置電壓不變的情況下，P-N結(jié)溫度升高到一定程度后，電流將變小，發(fā)光亮度也減弱。圖1.5是藍(lán)光、綠光和白光LED的光輸出量和P-N結(jié)溫度的關(guān)系曲線。從圖中可以看到LED出光量會(huì)隨溫度的升高而下降。另外LED溫度的升高還會(huì)增加功耗，并且大大降低LED的有效壽命，因此做好LED背光模組的散熱設(shè)計(jì)是重要的。與P-N結(jié)溫度密切相關(guān)的因素主要有：環(huán)境溫度、電流強(qiáng)度、LED內(nèi)外的散熱材料。圖1.4LED發(fā)光電流與溫度的關(guān)系曲線Fig1.4RelationshipbetweenLEDemissioncurrentandtemperature圖1.5LED光輸出量與溫度的關(guān)系曲線Fig1.5RelationshipbetweenLEDlightoutputandtemperature（5）LED的時(shí)間響應(yīng)特性。LED的時(shí)間響應(yīng)特性是指LED隨電信號(hào)變化啟亮和熄滅的延遲特性，由響應(yīng)時(shí)間來(lái)描述。響應(yīng)時(shí)間包括上升時(shí)間和下降時(shí)間，上升時(shí)間是從接通電源使LED的發(fā)光亮度達(dá)到正常的90％所經(jīng)歷的時(shí)間；下降時(shí)間取決于載流子壽命，與流過(guò)管子的電流的大小無(wú)關(guān)。不同種類(lèi)的LED的響應(yīng)時(shí)間是不同的，即使是同類(lèi)的LED，其響應(yīng)時(shí)間也有差別，最短的僅有幾個(gè)ns。1.3LED的分類(lèi)若按發(fā)光管的發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色、藍(lán)色等，另外，有的發(fā)光二極管中包含兩種或三種顏色的芯片。根據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可以分成有色透明、無(wú)色透明、有色散射和無(wú)色散射四種類(lèi)型。散射型發(fā)光二極管更加適合做指示燈用。若按發(fā)光管出光面特征分，可分成圓燈、方燈、矩形燈、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm、20mm等。國(guó)外通常把直徑3mm的發(fā)光二級(jí)管記作T-1，把直徑5mm的記作T-1（3/4），把直徑4.4mm的記作T-1（1/4）。由半值角大小可以估計(jì)圓形發(fā)光強(qiáng)度角分布情況。從發(fā)光強(qiáng)度角分布圖來(lái)分有三類(lèi)：（1）高指向型。一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角為5°—20°或更小，具有很高的指向性，可做局部照明光源用，或與光檢出器聯(lián)用以組成自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。（2）標(biāo)準(zhǔn)型。通這一類(lèi)的通常都是用作指示燈，其半值角為20°—45°。（3）散射型。這是視角較大的指示燈，半值角為45°—90°或更大，散射劑的量較大。若按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分，可分成全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧包封、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結(jié)構(gòu)。除上述方法外，還有按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流、芯片材料分類(lèi)及按功能分類(lèi)的方法。第2章LED光源在當(dāng)今社會(huì)的應(yīng)用現(xiàn)狀2.1國(guó)內(nèi)LED光源的應(yīng)用現(xiàn)狀就目前的狀況，基于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，LED光源還不能普遍的應(yīng)用于照明，長(zhǎng)期以來(lái)，由LED光源的光效低，LED光源的應(yīng)用主要集中于各種顯示領(lǐng)域。隨著超高亮度LED(特別是白光LED)的出現(xiàn)，國(guó)內(nèi)許多城市開(kāi)始積極的用LED發(fā)光源（由于其能耗?。?，政府也強(qiáng)調(diào)用LED路燈，讓人們不斷認(rèn)識(shí)到使用LED光源的優(yōu)勢(shì)。據(jù)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，二十一世紀(jì)世界將進(jìn)入以LED為代表的全新型的照明時(shí)代，LED光源被稱(chēng)為第四代新光源。上世紀(jì)80年代末國(guó)外照明領(lǐng)域提出“綠色照明”的新概念，我國(guó)是于1996年才開(kāi)始實(shí)施“綠色照明工程”的。實(shí)現(xiàn)這一計(jì)劃的重要步驟就是要發(fā)展和推廣高效、節(jié)能照明器具，節(jié)約照明用電，減少環(huán)境及光污染，建立—個(gè)優(yōu)質(zhì)高效、經(jīng)濟(jì)舒適、安全可靠、有益環(huán)境的照明系統(tǒng)。但是，我國(guó)距離“綠色照明”的要求還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源勢(shì)在必行，而LED光源恰恰符合了這些要求[1]?？v觀我國(guó)當(dāng)前規(guī)模龐大的照明市場(chǎng)，由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平以及科技水平等因素，和一些歐美國(guó)家以及日本相比，雖然規(guī)模龐大，但從整體水平來(lái)看，主要以經(jīng)營(yíng)傳統(tǒng)燈具如白熾燈以及熒光燈為主，且在技術(shù)上還需進(jìn)行加強(qiáng)。結(jié)合2010年有關(guān)我國(guó)照明市場(chǎng)燈具的調(diào)查，比例最大的當(dāng)屬用來(lái)代替白熾燈和節(jié)能燈的球泡燈，其比重高達(dá)41%，緊鄰其后的是射燈以及筒燈。LED主要涉及的照明燈具比如LED射燈、筒燈、球泡燈、直管燈、平面燈、路燈、隧道燈等都有應(yīng)用。整體來(lái)看，2010年LED照明燈具的市場(chǎng)份額為0.4%，再結(jié)合整個(gè)照明市場(chǎng)的供求現(xiàn)狀來(lái)分析，處于下游狀態(tài)的主力市場(chǎng)進(jìn)入大尺寸背光源拉動(dòng)作用快速放緩，而且通用照明市場(chǎng)又尚未大規(guī)模啟動(dòng)，所以中間出現(xiàn)了一個(gè)空檔期，基于這種情況，LED中上游環(huán)節(jié)產(chǎn)能快速開(kāi)出，LED市場(chǎng)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的供大于求現(xiàn)狀，平均價(jià)格大幅下滑，由此LED銷(xiāo)售額的增長(zhǎng)大幅回落。2011年，我國(guó)關(guān)于LED的應(yīng)用，除開(kāi)燈泡的更換，主要包括商業(yè)、住宅的LED使用情況，大致為30億美元。從一些研究數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，LED具有樂(lè)觀的發(fā)展前景，總體其市場(chǎng)將以20%的增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，其中預(yù)計(jì)今年高亮度LED的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到120億美元，而預(yù)計(jì)到達(dá)2015年LED增長(zhǎng)率將高達(dá)30.6%，達(dá)到202億美元的數(shù)據(jù)，由此可見(jiàn)LED市場(chǎng)發(fā)展之迅猛[2]。2.2國(guó)外LED光源的應(yīng)用現(xiàn)狀LED產(chǎn)業(yè)自90年代以來(lái)在全球范圍內(nèi)迅速崛起并且高速發(fā)展。除了中國(guó)，美國(guó)、日本、歐盟、韓國(guó)等國(guó)家和地區(qū)，均紛紛把LED照明技術(shù)作為“照亮未來(lái)的技術(shù)”，并且先后啟動(dòng)固態(tài)照明計(jì)劃，欲占領(lǐng)這一戰(zhàn)略技術(shù)制高點(diǎn)。日本LED產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，除具有完整產(chǎn)業(yè)鏈外，在關(guān)鍵材料的供給上，如外延、熒光粉、封裝材料等也都握有重要技術(shù)并為其他國(guó)家所望其項(xiàng)背。日本LED產(chǎn)業(yè)多聚集在高附加值產(chǎn)品上，例如筆記本電腦的LED背光源使用的側(cè)發(fā)光LED晶片，對(duì)亮度、均勻性、穩(wěn)定性等都有較高要求，再加上本身專(zhuān)利保護(hù)，能使產(chǎn)品維持在較高的單價(jià)。韓國(guó)LED產(chǎn)業(yè)在上游襯底及熒光粉兩項(xiàng)關(guān)鍵材料方面基礎(chǔ)較弱，擅長(zhǎng)于外延和封裝制造。韓國(guó)在大尺寸背光領(lǐng)域發(fā)展較快，擁有全球最大的面板產(chǎn)能與品牌出?？?。主要企業(yè)有三星、LG和首爾半導(dǎo)體等。前兩者之產(chǎn)能多僅供集團(tuán)內(nèi)使用，較具外銷(xiāo)規(guī)模者僅首爾半導(dǎo)體。相較于亞洲廠商多注重量產(chǎn)規(guī)模，歐美系LED廠商則在多方面布局，如技術(shù)發(fā)展、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)或垂直整合等方面。歐美系LED廠商的量產(chǎn)規(guī)模不比日本、中國(guó)臺(tái)灣，卻掌握部分LED的關(guān)鍵技術(shù)，在眾多LED專(zhuān)利上都有完整的布局。尤其是幾大國(guó)際廠商如Philips、Cree等不但擁有完整的產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈，在LED照明產(chǎn)業(yè)，更是全球前五之內(nèi)。全球LED最大生產(chǎn)商日本的日亞公司近幾年一直是LED封裝產(chǎn)值冠軍，它有完整的LED產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)量的70％為白光LED。同時(shí)，它還是以熒光粉為主要產(chǎn)品的規(guī)模最大的精細(xì)化廠商。它的熒光粉生產(chǎn)在全球占36％的市場(chǎng)份額。日亞公司新增的LED生產(chǎn)線2012年初將投入使用，屆時(shí)日亞的LED產(chǎn)量將增加3倍。引人注目的是三星LED，從2008年的10名以外升到2009年的第4名，成為全球成長(zhǎng)最迅速的LED廠商，這主要得益于大尺寸背光源市場(chǎng)。基于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)LED背光模塊強(qiáng)勁需求，公司計(jì)劃增加50臺(tái)MOCVD設(shè)備，預(yù)計(jì)至2010年底公司的MOCVD設(shè)備總量會(huì)達(dá)到150臺(tái)。如下表是2009年全球高亮度LED封裝廠的產(chǎn)值排名。表2.12009年全球高亮度LED封裝廠產(chǎn)值排名Tab2.1In2009theglobalhighbrightnessLEDpackagefactoryoutputranking排名廠商2008年2009年年度變化1日亞13591219-10％2歐司朗805724-10％3Cree49561624％4三星LED188516175％5Lunileds426420-1％6首爾半導(dǎo)體25739252％7Stanely30034615％8億光351342-2％9豐田合成21432250％10Lite-on336303-10％2.3分析國(guó)內(nèi)外LED市場(chǎng)據(jù)統(tǒng)計(jì)，LED在2001年的使用量約為2億個(gè)，2002年估計(jì)有6億個(gè)的使用量，而2003年使用量則大幅提升到12億個(gè)。而產(chǎn)值部分，根據(jù)StrategiesUn-limited的統(tǒng)計(jì)，日本大型車(chē)燈廠小系（Kohido）預(yù)計(jì)，到2008年所有的新車(chē)都會(huì)以LED作為車(chē)燈。在照明市場(chǎng)方面，根據(jù)FrostSullivan的預(yù)估，2000年白熾燈泡及日光燈的全球市場(chǎng)規(guī)模約為43億美元，每年的成長(zhǎng)率約為5%，是2000年全球可見(jiàn)光LED市場(chǎng)規(guī)模的2.5倍左右，照明市場(chǎng)的發(fā)展空間頗大。再根據(jù)ReedElectronicsResearch統(tǒng)計(jì)，1999年全球白光LED市場(chǎng)有8800萬(wàn)美元的市場(chǎng)，2000年則已成長(zhǎng)至1.18億美元的規(guī)模，至2003年皆會(huì)保持40%左右的成長(zhǎng)速度，并可達(dá)到2.7億美元的市場(chǎng)規(guī)模，預(yù)估2005年市場(chǎng)規(guī)模將成長(zhǎng)至3.95億美元，且年平均復(fù)合成長(zhǎng)率達(dá)39.6%，顯而易見(jiàn)此照明市場(chǎng)具有相當(dāng)大的成長(zhǎng)空間。此外，富士總研辦統(tǒng)計(jì)指出，2001年全球白光LED生產(chǎn)個(gè)數(shù)達(dá)247000千個(gè)，產(chǎn)值達(dá)154百萬(wàn)美元，2002產(chǎn)量年成長(zhǎng)率則達(dá)到55.5%，產(chǎn)值年成長(zhǎng)率則為52.6%。依應(yīng)用產(chǎn)品加以區(qū)分，則高達(dá)94.7%是應(yīng)用于移動(dòng)電話外市場(chǎng)。而從今年開(kāi)始，全球白光LED亦會(huì)有顯著成長(zhǎng)，從去年的190億日元增加到今年的254億日元，2004年則會(huì)成長(zhǎng)到350億日元，2005年達(dá)到480億日元。平均單價(jià)則是呈現(xiàn)緩慢下滑，從去年的79日元，到2005年下降到68日元，約為藍(lán)光LED價(jià)格的2倍。臺(tái)灣在全球LED的產(chǎn)值方面，其下游產(chǎn)值居全球市場(chǎng)占有率第一，中游則位居第二，但在上游方面，由于無(wú)法掌握關(guān)鍵技術(shù)，因此在專(zhuān)利權(quán)上始終受制日商影響，居全球市場(chǎng)占有率較低，臺(tái)灣在1997年成功開(kāi)發(fā)白光LED，近年來(lái)具有白光面光源等專(zhuān)利權(quán)33項(xiàng)，目前正在審查之專(zhuān)利計(jì)11項(xiàng)，不僅突破日本長(zhǎng)期掌握的白光LED專(zhuān)利權(quán)，其白光的品質(zhì)及效果比起日亞來(lái)說(shuō)，甚至有過(guò)之無(wú)不及，對(duì)提高臺(tái)灣光電產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力有重大貢獻(xiàn)。在全球能源短缺、環(huán)保要求不斷提高的發(fā)展趨勢(shì)下，憑借LED光源照明的亮度高、使用壽命長(zhǎng)、節(jié)能、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)勢(shì)，伴隨著LED技術(shù)的飛速發(fā)展，使LED成為普通照明光源的時(shí)日越來(lái)越近，LED照明必將成為人類(lèi)照明史上繼自熾燈、熒光燈之后新的照明革命。第3章LED光源與傳統(tǒng)光源的對(duì)比3.1LED的發(fā)展歷程1907年，HenryJosephRound第一次在一塊碳化硅里觀察到電致發(fā)光現(xiàn)象。20世紀(jì)三十年代BernhardGudden和RobertWichard在德國(guó)使用從鋅硫化物與銅中提煉的黃磷發(fā)光。1936年，GeorgeDestiau出版了一份關(guān)于硫化鋅粉末發(fā)射光的報(bào)告。隨著電子器件研發(fā)和業(yè)界認(rèn)識(shí)的逐步深入，最終出現(xiàn)了“電致發(fā)光”的術(shù)語(yǔ)。20世紀(jì)50年代，英國(guó)科學(xué)家在電致發(fā)光的實(shí)驗(yàn)中使用半導(dǎo)體砷化鎵發(fā)明了第一個(gè)具有現(xiàn)代意義的LED，它僅能發(fā)出不可見(jiàn)的紅外光。,20世紀(jì)60年代末，人們?cè)谏榛壔w上使用磷化物發(fā)明了紅光LED，從此LED進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期。表二記錄了LED自上世紀(jì)60年代后的發(fā)展。表3.1LED的發(fā)展歷程Tab3.1ThedevelopmentprocessofLED時(shí)間發(fā)光效率色彩備注1965年0.1lm/W紅色(650nm)材料為GaAsP。1968年1lm/W紅、橙、黃采用氮摻雜技術(shù)生產(chǎn)GaAsP。20世紀(jì)70年代1lm/W紅、綠、黃封裝技術(shù)取得較大發(fā)展。20世紀(jì)80年代10lm/W紅、黃、綠采用AlGaAs材料，這是一次重大突破。20世紀(jì)90年代25lm/W橘紅、橙、黃、綠、藍(lán)、白開(kāi)發(fā)出了新的AlInGaP材料，且藍(lán)光LED的出現(xiàn)具有歷史意義。2005年55lm/W全色LED已具有一定的實(shí)用照明價(jià)值，在交通信號(hào)燈、礦燈等可靠性要求高的場(chǎng)合已可以取代傳統(tǒng)光源，并在景觀照明領(lǐng)域有了初步的應(yīng)用。2007年12月95lm/W全色實(shí)用性更強(qiáng)，已開(kāi)始進(jìn)入小家電市場(chǎng)。在很多景觀照明場(chǎng)合得到應(yīng)用。自1964年首先出現(xiàn)紅色LED后，之后才出現(xiàn)黃色LED，直到1994年，藍(lán)色、綠色LED才研制成功。1996年由日本Nichia公司(日亞)成功開(kāi)發(fā)出白色LED。隨著LED發(fā)光效率和光能量的提高，目前LED已在科研和生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是近年來(lái)高光效、高亮度的白色LED的開(kāi)發(fā)成功，使得LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能。目前，世界各國(guó)均加緊提高LED光效方面的研究，在不遠(yuǎn)的將來(lái)其發(fā)光效率將有更大的提高。曾經(jīng)有人指出，高亮度LED將是人類(lèi)繼愛(ài)迪生發(fā)明白熾燈泡后，最偉大的發(fā)明之一[3]。3.2LED光源的特點(diǎn)作為新世紀(jì)的高效率光源，LED擁有普通光源無(wú)法比擬的的特點(diǎn)，如發(fā)光效率高、耗電量少、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)屏閃、安全可靠性強(qiáng)、有利于環(huán)保、耐震動(dòng)，響應(yīng)速度快、冷光源等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于日常照明、指示燈、信號(hào)燈、顯示屏、景觀照明等領(lǐng)域。（1)發(fā)光效率高。LED經(jīng)過(guò)幾十年的技術(shù)改良，其發(fā)光效率有了較大的提升。白熾燈、鹵鎢燈光效為12-24lm/W，熒光燈50-70lm/W，鈉燈90-140lm/W，大部分的耗電變成熱量損耗。理論上LED發(fā)光源光效可達(dá)到300lm/W。目前，隨著政府加大力度支持LED發(fā)光源產(chǎn)業(yè)，國(guó)內(nèi)許多產(chǎn)家能生產(chǎn)大于120lm/W的LED發(fā)光管，且其光的單色性好、光譜窄，無(wú)需過(guò)濾可直接發(fā)出有色可見(jiàn)光[4]。（2)耗電量少。LED單管功率0.03-0.08瓦，采用直流驅(qū)動(dòng)，單管驅(qū)動(dòng)電壓1.5-3.5伏，電流15-18毫安，反應(yīng)速度快，可在高頻操作，同樣照明效果的情況下，耗電量是白熾燈泡的十分之一，熒光燈管的三分之一。（3)使用壽命長(zhǎng)。LED采用電子光場(chǎng)輻射發(fā)光，白熾燈具有燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點(diǎn)。而LED燈具有體積小、重量輕的特點(diǎn)，且采用環(huán)氧樹(shù)脂封裝，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊和震動(dòng)，不易破碎，平均壽命可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)，LED燈具使用壽命可達(dá)5-10年，可以大大降低燈具的維護(hù)費(fèi)用，避免經(jīng)常換燈之苦。（4)安全可靠性強(qiáng)。LED光源發(fā)熱量低、無(wú)熱輻射，屬于冷光源，而且可以安全觸摸、能精確控制光型及發(fā)光角度、光色柔和、無(wú)眩光，并且不含汞、鈉等可能危害健康的物質(zhì)，內(nèi)置微處理系統(tǒng)可以控制發(fā)光強(qiáng)度，調(diào)整發(fā)光方式，實(shí)現(xiàn)光與藝術(shù)結(jié)合。（5)有利于環(huán)保。LED為全固體發(fā)光體，具有耐震、耐沖擊的特點(diǎn)，不易破碎，廢棄物也可回收，沒(méi)有污染，光源體積小，可以隨意組合，易開(kāi)發(fā)成輕便小型照明產(chǎn)品，并且也便于安裝和維護(hù)。3.3傳統(tǒng)光源與LED光源相比的現(xiàn)狀與LED光源相比，普通光源確實(shí)有不小的略勢(shì)，LED光源的一些特點(diǎn)普通光源是無(wú)法代替的。首先將現(xiàn)在最常用的熒光燈與LED光源做一下對(duì)比，自上世紀(jì)30年代由GE公司首先推出T12熒光燈以來(lái)，熒光燈的光效、壽命等各項(xiàng)指標(biāo)有了很大提高。與此同時(shí)我們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象，熒光燈的管徑越來(lái)越細(xì)。熒光燈管徑的縮小可以節(jié)省原材料、加工燃料、運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)的成本。但是細(xì)管徑的開(kāi)發(fā)成功是和一系列原材料的性能、加工工藝和制造設(shè)備性能的提高有關(guān)，特別是稀土熒光粉的研發(fā)成功，對(duì)細(xì)管徑熒光燈的出現(xiàn)尤為關(guān)鍵。由于熒光燈是高光效的線狀光源，易于控光，光線柔和均勻，單燈光通量達(dá)幾千流明，適合辦公室等室內(nèi)照明，而且價(jià)格低廉，近期內(nèi)難以被LED大規(guī)模替換。為適應(yīng)小管徑熒光燈生產(chǎn)，原材料生產(chǎn)工藝和設(shè)備還在改進(jìn)提高。熒光燈的汞污染問(wèn)題，近年來(lái)受到很大關(guān)注，如果將熒光燈的汞污染問(wèn)題合理的解決，熒光燈是不會(huì)輕易被LED光源大規(guī)模替換的。然后是人類(lèi)第一次使用的電光源-白熾燈，白熾燈相比其它光源光效非常底，而且燈絲容易斷，外殼容易破碎，又因?yàn)槠淇繉㈦娔苻D(zhuǎn)化為熱能的熱輻射發(fā)光，所以白熾燈的散熱問(wèn)題很難解決，并且相比之下白熾燈的壽命不算長(zhǎng)，所以近期內(nèi)就算不被LED光源代替，也會(huì)被其它光源代替，況且現(xiàn)如今使用白熾燈照明的工程已經(jīng)不算多了。再說(shuō)一下鹵鎢燈，近年來(lái)各國(guó)政府相繼制訂了限制和逐步淘汰低光效的白熾燈計(jì)劃，鹵鎢燈并未列入限制的范圍，鹵鎢燈從本質(zhì)上來(lái)講，是熱輻射光源，受燈絲溫度的限制。它的輻射極大部分處于近紅外區(qū)域，光效不可能很高，鎢絲在高溫下的蒸發(fā)，也限制了它的壽命，目前鹵鎢燈的光效和壽命僅略高于白熾燈。鹵鎢燈使用方便，可調(diào)光，生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備都已成熟，價(jià)格低廉，產(chǎn)量很大，由于用戶(hù)的消費(fèi)習(xí)慣，如果沒(méi)有政府的強(qiáng)制，鹵鎢燈還有一定的生存空間。紫紅外反射膜的鹵鎢燈早在1981年就由美國(guó)GE公司提出。由于鹵鎢燈在750-2600nm波段的近紅外輻射達(dá)到總輻射的76％，理論上帶紅外反射膜燈的光效可以是不帶膜的3.2倍，實(shí)際上由于種種原因，光效僅增加30％-50％。由于消費(fèi)習(xí)慣，消費(fèi)者喜愛(ài)白熾燈形的燈泡。目前國(guó)內(nèi)廣明源公司已在生產(chǎn)白熾燈形的鹵鎢燈。鹵鎢燈的體積小，近似點(diǎn)光源，適于投射照明。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，小功率鹵鎢燈有被LED取代的可能。高強(qiáng)度氣體放電燈，大功率氣體放電燈是一種高亮度、高光通量的光源，它的單燈光通量可達(dá)數(shù)十萬(wàn)流明，適合遠(yuǎn)距離投光，主要用于道路、體育場(chǎng)等大面積照明，可見(jiàn)被LED代替的可能性很小。小功率高強(qiáng)度氣體放電燈主要用于室內(nèi)局部照明，它開(kāi)燈后，達(dá)到全光通輸出需要一定時(shí)間，但是因價(jià)格比LED相對(duì)還低一些，可能部分被LED取代。陶瓷金鹵燈已成為研究熱點(diǎn)，各種技術(shù)難點(diǎn)已基本解決，中大功率陶瓷金鹵燈已經(jīng)問(wèn)世，光效比石英金鹵燈高出30％-50％，在歐洲、日本等地4000K陶瓷金鹵燈已用于道路照明。近來(lái)，單晶陶瓷管也在積極研發(fā)中，封接技術(shù)也在不斷改進(jìn)，無(wú)焊料陶瓷金鹵燈已經(jīng)研發(fā)成功，但尚未見(jiàn)大批量生產(chǎn)。3.4對(duì)比兩種光源市場(chǎng)及應(yīng)用的差距現(xiàn)如今，在照明市場(chǎng)中，普通光源與LED光源均占有一定的市場(chǎng)份額，由于價(jià)格方面的問(wèn)題，若從數(shù)量來(lái)看，市場(chǎng)中的LED光源應(yīng)用于裝飾照明的更加居多，人們用于生活、工作使用更多的還是普通照明光源，對(duì)于一般的設(shè)備、場(chǎng)所和建筑等，主要LED光源作為裝飾光源，整體的照明還是用普通光源，但是對(duì)于特殊的場(chǎng)所如高檔住宅、高檔酒店、小型會(huì)議室等還是更多的應(yīng)用LED光源，以達(dá)到更好的照明效果。若是從銷(xiāo)售額方面看，LED光源的應(yīng)用還是在家居等普通照明占的份額比較多。第4章LED光源在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的問(wèn)題4.1LED光源的應(yīng)用領(lǐng)域LED光源除了主要用于各種電器及裝置、設(shè)備的顯示、儀器儀表外，比較集中的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：(1)汽車(chē)市場(chǎng)。LED被稱(chēng)為第四代汽車(chē)光源，雖然一次性投入的費(fèi)用比較高，但擁有著白熾燈無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如LED車(chē)燈具有無(wú)延遲、節(jié)能、長(zhǎng)壽、低熱、抗震、色純度高等許多普通白熾燈沒(méi)有的特點(diǎn)，LED勢(shì)必取代鎢絲燈、鹵素?zé)舻犬a(chǎn)品。LED在汽車(chē)上的內(nèi)部應(yīng)用如儀表板、閱讀燈等，外部應(yīng)用則是尾燈、剎車(chē)燈、方向燈、頭燈等。汽車(chē)用照明是目前LED照明發(fā)展最快的應(yīng)用市場(chǎng)。(2)夜景照明。主要用于重要建筑、商業(yè)中心、街道、庭院、名勝古跡、草坪、休閑娛樂(lè)場(chǎng)所的裝飾照明，以及集裝飾與廣告為一體的商業(yè)照明。由于LED光源小而薄的特點(diǎn)，而且安裝便捷，既可以水平也可以垂直方向安裝，可與建筑物表面完美地結(jié)合，也可以與城市街道陳設(shè)很好的結(jié)合?？梢栽诔鞘械男蓍e空間如公園的路徑、濱水地帶、園藝進(jìn)行照明，也可以在街道邊的花卉或低矮的灌木進(jìn)行照明。作為景觀照明燈具，LED與霓虹燈相比，具有低電壓安全可靠、節(jié)能環(huán)保、密封性能好、沒(méi)有易碎的玻璃、也不會(huì)因?yàn)橹谱髦袕澢黾淤M(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，已基本取代了霓虹燈。在政府的推動(dòng)下，功耗低的LED光源，在用電量巨大的景觀照明市場(chǎng)中具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，因此LED照明已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用到景觀照明市場(chǎng)中。(3)交通燈市場(chǎng)。由于紅、綠、黃光LED燈具有亮度高、壽命長(zhǎng)、省電等優(yōu)點(diǎn)，所以其在交通信號(hào)燈市場(chǎng)的需求大幅增加。廈門(mén)市自從2000年采用第一座LED交通信號(hào)燈后，如今全市100多座交通信號(hào)燈已有近70％更換為L(zhǎng)ED；上海市則明文規(guī)定，新上的交通信號(hào)燈一律采用LED。(4)專(zhuān)用普通照明。如便攜式照明(頭燈、手電筒)、閱讀照明(飛機(jī)、火車(chē)、汽車(chē)的閱讀燈)、低照度照明(廊燈、門(mén)牌燈、庭用燈)、顯微鏡燈、照相機(jī)閃光燈、臺(tái)燈、路燈等等。(5)安全照明。由于LED光源具有抗震性、耐候性、密封性好等優(yōu)點(diǎn)。還具有熱輻射低、體積小、便于攜帶等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于防爆、野外作業(yè)、礦山、軍事行動(dòng)等特殊工作場(chǎng)所或惡劣的工作環(huán)境之中。如礦燈、防爆燈、應(yīng)急燈、安全指標(biāo)燈等。(6)特種照明。如軍用照明燈(無(wú)紅外輻射)、醫(yī)用治療燈、醫(yī)用手術(shù)燈(無(wú)熱輻射)、農(nóng)作物和花卉專(zhuān)用照明燈等[5]。4.2LED光源應(yīng)用中存在的不足LED光源確實(shí)擁有其它傳統(tǒng)光源無(wú)法代替的優(yōu)點(diǎn)，但是它實(shí)際也存在一些問(wèn)題。（1)散熱問(wèn)題。LED雖然節(jié)能，但與一般白熾燈具一樣，一部分能量轉(zhuǎn)化為光的過(guò)程中另外一部分能量轉(zhuǎn)化成熱量，尤其是LED為點(diǎn)狀發(fā)光光源，其所產(chǎn)生的熱量也集中在極小的區(qū)域，若產(chǎn)生的熱量無(wú)法及時(shí)散發(fā)出去，PE結(jié)的結(jié)溫將會(huì)升高，加速芯片和封裝樹(shù)脂的老化，還可能導(dǎo)致焊點(diǎn)融化，使芯片失效，進(jìn)而直接影響LED的使用壽命與發(fā)光表現(xiàn)，尤其是大功率LED，其發(fā)熱量更大，對(duì)散熱技術(shù)要求更高?？梢哉f(shuō)散熱問(wèn)題直接關(guān)系到LED的發(fā)展前景。因此要提升LED產(chǎn)品的散熱能力，關(guān)鍵還在于尋找一種可以加快將燈具表面熱量快速帶走的散熱方式。（2)光衰問(wèn)題。雖然很多LED產(chǎn)品標(biāo)明發(fā)光壽命為10萬(wàn)h以上，但在目前的實(shí)際應(yīng)用中未必有有這么長(zhǎng)的壽命，原因就是LED存在光衰問(wèn)題，一旦LED發(fā)光亮度降到原來(lái)亮度的30％以下，就可認(rèn)為其已不可用。引起LED光衰的原因有：a．溫度過(guò)高引起。LED產(chǎn)品的工作溫度基本控制在65℃以下，當(dāng)LED工作溫度達(dá)到85℃時(shí)，光通量將下降一半，發(fā)生紅移(波長(zhǎng)變長(zhǎng))，超過(guò)90℃時(shí)有燒毀的危險(xiǎn)；b．LED芯片本身的光減和熒光粉引起的光衰；c．封裝中絕緣膠、熒光膠水引起的光衰。LED高溫會(huì)引起絕緣膠和熒光膠水的性能降低，從而影響燈具輸出的光通量；d．LED支架對(duì)光衰的影響，LED支架有銅支架和鐵支架，銅和鐵的熱導(dǎo)率不一樣，銅導(dǎo)熱性能好，能更快的給燈具降溫，較少對(duì)光衰的影響。（3)光色問(wèn)題。LED發(fā)出的光與自然光相比仍有一定的差距，自然光具有非常強(qiáng)的黃色光譜成分，給人一種暖暖的感覺(jué)。而LED發(fā)出的白光帶有較多的藍(lán)光成分，在這種光的照明下人們的視覺(jué)感受不是很自然，而且LED所發(fā)出的光比較眩目，容易引起眩光。（4)價(jià)格過(guò)高。當(dāng)前同等照度的LED燈具價(jià)格仍然是傳統(tǒng)燈具價(jià)格的4倍左右，這對(duì)LED的推廣和普及仍然是—個(gè)較大的障礙。4.3LED光源如何才能進(jìn)入通用照明市場(chǎng)對(duì)于傳統(tǒng)照明應(yīng)用市場(chǎng)，LED光源無(wú)法逃避現(xiàn)有的銷(xiāo)售渠道，因?yàn)椴徽撃闶鞘裁礃拥男滦凸庠?，只要目?biāo)客戶(hù)是一樣的，產(chǎn)品從制造商到用戶(hù)所經(jīng)過(guò)的流程就應(yīng)該是相同的。人們目前考慮最多的是，如何替代現(xiàn)有光源，包括白熾燈、杯燈、緊湊型熒光燈和線形熒光燈等，而這些光源的銷(xiāo)售渠道已經(jīng)形成和固定。所以要替代這些光源的LED燈也必然要經(jīng)過(guò)這些現(xiàn)有的銷(xiāo)售渠道。這些渠道的銷(xiāo)售驅(qū)動(dòng)力主要取決于價(jià)格、信譽(yù)和服務(wù)。各種照明光源的市場(chǎng)渠道可能有所不同，就拿室內(nèi)照明產(chǎn)品的銷(xiāo)售來(lái)說(shuō)，日用損耗類(lèi)的產(chǎn)品，如節(jié)能燈、燈杯、燈泡、電筒等，其顯性渠道包括專(zhuān)業(yè)照明市場(chǎng)、建材超市、消費(fèi)類(lèi)超市、便利店、五金店、網(wǎng)絡(luò)直銷(xiāo)等，而隱形渠道則是物業(yè)管理公司(家居類(lèi)及商業(yè)類(lèi))、市政公司等；對(duì)于家居照明的產(chǎn)品，如吸頂燈、壁燈、臺(tái)燈、落地?zé)簟N衛(wèi)燈、兒童燈、鏡前燈、小功率局部照明產(chǎn)品(筒燈、射燈、格柵射燈)等，其顯性渠道包括專(zhuān)業(yè)市場(chǎng)、建材超市、家電超市、家具賣(mài)場(chǎng)、網(wǎng)絡(luò)直銷(xiāo)，而隱性渠道則是家裝公司、團(tuán)購(gòu)(現(xiàn)場(chǎng)推介會(huì)、網(wǎng)絡(luò)團(tuán)購(gòu))、電工(安裝公司及裝修隊(duì))等；商業(yè)照明產(chǎn)品，如筒燈、射燈、格柵燈盤(pán)、金鹵燈等，其顯性渠道包括專(zhuān)業(yè)市場(chǎng)，而隱性渠道有家裝公司、工裝公司、設(shè)計(jì)院、電工、物業(yè)管理(家居類(lèi)及商業(yè)類(lèi))、廣告公司、展覽設(shè)計(jì)公司、照明設(shè)計(jì)公司等；功能照明產(chǎn)品，如護(hù)眼燈、浴霸燈等，護(hù)眼燈顯性渠道有專(zhuān)業(yè)市場(chǎng)、建材超市、消費(fèi)類(lèi)超市、書(shū)店、眼鏡店、家具賣(mài)場(chǎng)、家電賣(mài)場(chǎng)、兒童用品店、學(xué)校商店、視力保健產(chǎn)品賣(mài)場(chǎng)、網(wǎng)絡(luò)直銷(xiāo)，其隱性渠道有眼科醫(yī)院、家長(zhǎng)推廣會(huì)(聯(lián)合健康用品推廣，如背背佳、近視治療儀)等。LED作為照明光源，由于其成本太高，目前只是靠光效和壽命的優(yōu)點(diǎn)很難進(jìn)入大眾市場(chǎng)。不過(guò)，在政府的支持下，可以以推廣項(xiàng)目的形式，做些政府的示范工程，以工程帶動(dòng)產(chǎn)品的銷(xiāo)售，譬如目前的路燈項(xiàng)目。要開(kāi)拓通用照明市場(chǎng)，首先考慮的應(yīng)該是低光通量的應(yīng)用場(chǎng)所。在技術(shù)成熟和價(jià)格適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，再推廣高光通量照明燈具的應(yīng)用市場(chǎng)。另外，要重視現(xiàn)有照明渠道對(duì)LED照明光源的理解和接受程度，因?yàn)榇蟛糠值奶娲庠词且?jīng)過(guò)現(xiàn)有的市場(chǎng)渠道進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)的[6]。目前雖然在LED照明應(yīng)用中仍然面臨著一些急需解決的問(wèn)題，但克服解決這些問(wèn)題并不是十分遙遠(yuǎn)的事，隨著LED技術(shù)的進(jìn)一步成熟，LED將會(huì)在路燈照明、建筑景觀照明、室內(nèi)裝飾照明、太陽(yáng)能LED照明及汽車(chē)照明等領(lǐng)域取得更多更好的發(fā)展。21世紀(jì)的照明燈具將會(huì)是以LED燈具為主流，充分體現(xiàn)照明領(lǐng)域的節(jié)能化、健康化、藝術(shù)化和人性化的照明發(fā)展趨勢(shì)。第5章LED光源的應(yīng)用前景分析LED作為新的、最有潛力的光源，越來(lái)越引起人們的重視。LED從早期僅僅作為一只普通的指示小燈，用在像電視機(jī)、錄音機(jī)等家電上，到今天被廣泛地用作家居照明、戶(hù)外顯示、交通信號(hào)、汽車(chē)尾燈和景觀照明，以及正在開(kāi)始的路燈照明和大尺寸LCD背光光源等，經(jīng)歷了差不多20-30年的時(shí)間，其發(fā)展之迅速是有目共睹的。特別是LED在5-10年將進(jìn)入通用照明市場(chǎng)的預(yù)期更是牽動(dòng)了無(wú)數(shù)顆激動(dòng)的心，有很多有志之士想在這方面有所貢獻(xiàn)，或參與到這個(gè)歷史的洪流當(dāng)中。也正是因?yàn)榇罅咳肆?、物力的投入，才使得LED照明技術(shù)和市場(chǎng)近幾年發(fā)展得異常迅速。LED作為照明產(chǎn)品，最大的一個(gè)弱點(diǎn)是光通量與成本幾乎成線形關(guān)系。這使得LED光源在高光通量范圍的成本很高，性?xún)r(jià)比很低。因此，在市場(chǎng)的推廣前期，應(yīng)該首先考慮低光通量的應(yīng)用市場(chǎng)，比如200-800lm的應(yīng)用需求，這個(gè)光通量的范圍，在目前LED光效的水平對(duì)應(yīng)大概3-15W的電功率[7]。LED要在照明領(lǐng)域發(fā)展，進(jìn)入特種照明的市場(chǎng)領(lǐng)域，并向普通照明市場(chǎng)邁進(jìn)，關(guān)鍵是要將其發(fā)光效率、光通量提高至現(xiàn)有照明光源的等級(jí)，即需要研制大功率LED。由于LED芯片輸入功率的不斷提高，對(duì)這些功率型LED的封裝技術(shù)提出了更高的要求。功率型LED封裝技術(shù)主要應(yīng)滿(mǎn)足以下兩點(diǎn)要求：一是封裝結(jié)構(gòu)要具有高取光效率；其二是熱阻要盡可能低，以保證功率LED的光電性能和可靠性。業(yè)界應(yīng)投入更大的力度進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，以擁有自主產(chǎn)權(quán)的封裝技術(shù)，從而趕上世界的封裝水平。只有提高封裝水平，才能真正使LED產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)，為我國(guó)開(kāi)發(fā)國(guó)際市場(chǎng)，參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)以及拓展應(yīng)用產(chǎn)品領(lǐng)域和市場(chǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外，只有把封裝產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)，才能促進(jìn)前工序外延、芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，才能使整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)鏈獲得更大地發(fā)展。要想提高我國(guó)半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，必須在高功率領(lǐng)域有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。我國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局總計(jì)公開(kāi)約408項(xiàng)大功率LED封裝的專(zhuān)利文獻(xiàn)，發(fā)明文獻(xiàn)約占16％，其中公司發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)中有南京漢德森半導(dǎo)體照明有限公司、大連路美光電公司、方大集團(tuán)、臺(tái)灣詮興開(kāi)發(fā)科技、光磊等，國(guó)外有豐田合成、安捷倫科技、松下電工、LG電子公司等專(zhuān)利技術(shù)分布最廣，技術(shù)性最強(qiáng)。LED的發(fā)展歷史已經(jīng)幾十年，隨著LED技術(shù)的迅猛發(fā)展，其發(fā)光效率的逐步提高、造價(jià)逐步降低，LED的應(yīng)用市場(chǎng)將更加廣泛，特別是在全球能源短缺的背景下，LED光源在照明市場(chǎng)的應(yīng)用前景備受矚目，被業(yè)界認(rèn)為在未來(lái)10年成為最被看好的市場(chǎng)以及最大的市場(chǎng)，將取代自熾燈、緊湊型節(jié)能燈和熒光燈，成為下一代的新型光源。白光LED在照明領(lǐng)域探索前進(jìn)，在實(shí)際應(yīng)用中不斷提高，已經(jīng)取得了不少成績(jī)，推動(dòng)了LED照明的發(fā)展。LED應(yīng)用于夜景照明，已經(jīng)顯示出很大的優(yōu)越性，但是作為功能性照明，無(wú)論在產(chǎn)品或技術(shù)上，還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到成熟的階段，存在著不少有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題，當(dāng)然這也是符合發(fā)展規(guī)律的，主要問(wèn)題有：（1）LED芯片主要依賴(lài)進(jìn)口，應(yīng)用國(guó)產(chǎn)芯片很少，大功率（1W及以上）芯片還沒(méi)有，芯片缺少自己的技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)；我國(guó)已擁有很大規(guī)模的LED封裝產(chǎn)業(yè)，具有較優(yōu)良的裝備，但封裝技術(shù)、材料和工藝，與國(guó)外相比還存在一定差距。（2）缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，包括LED燈具系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電路等，一部分企業(yè)發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，研究開(kāi)發(fā)了自己的產(chǎn)品，有些則借鑒或仿制，產(chǎn)品水平良莠不齊，各家產(chǎn)品規(guī)模各異，互換性差，維修困難。（3）LED照明燈的測(cè)試方法沒(méi)有統(tǒng)一，有些參數(shù)的測(cè)試還有待研究，如顯色性的測(cè)量和氣體放電燈也不一定相同。（4）LED燈具產(chǎn)品還處于初級(jí)階段，技術(shù)上不成熟，還存在不少問(wèn)題，如：1）散熱問(wèn)題：如何把結(jié)溫有效降低到允許水平，仍在探索和實(shí)踐中，溫度控制不好，將影響光效，增加光通衰減，甚至影響色溫、顯色性的穩(wěn)定；2）目前多數(shù)LED的色溫偏高，過(guò)多的藍(lán)色光譜，對(duì)于多數(shù)室內(nèi)場(chǎng)所，會(huì)使人感覺(jué)不舒服，產(chǎn)生刺激感，與環(huán)境不夠協(xié)調(diào)，光線不夠柔和，不利于眼睛保護(hù)；3）LED用作室內(nèi)功能性照明，如何設(shè)計(jì)燈具的配光和控光系統(tǒng)，也是一個(gè)新課題，定向發(fā)光的LED不同于現(xiàn)有光源，燈具的反射、漫射、配光，都有自己的特點(diǎn)；4）LED照明的驅(qū)動(dòng)電路，也需要進(jìn)一步優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)化，這還需要一定的時(shí)日，其性能包括使用壽命、功耗、諧波、功率因數(shù)等，都需要探索；5）價(jià)格過(guò)高，是推廣應(yīng)用的又一障礙，單靠政府補(bǔ)貼，并非發(fā)展之良策，用LED代替白熾燈等低效光源，有顯著節(jié)能效果，可享受補(bǔ)貼；而相對(duì)三基色直管熒光燈這類(lèi)更高效光源，并沒(méi)有節(jié)能效果（至少目前是如此），過(guò)高的初建費(fèi)用，絕沒(méi)有經(jīng)濟(jì)上的合理性；6）LED照明的另一個(gè)問(wèn)題，是缺乏平穩(wěn)有序的發(fā)展態(tài)勢(shì)。短短幾年，幾千家企業(yè)擠入LED照明，有一哄而起的架勢(shì)，使人想起“大躍進(jìn)”的年代。有一些企業(yè)在模仿中制作，低水平重復(fù)，靠夸大入市，有的企業(yè)和一些媒體融合，過(guò)分炒作，夸大節(jié)能效果，甚至個(gè)別政府官員也取到推波助瀾作用，誤導(dǎo)了使用單位。必須建立一套完整的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和客觀的評(píng)價(jià)機(jī)制，實(shí)事求是的輿論導(dǎo)向，引導(dǎo)其健康發(fā)展。第6章總結(jié)與展望LED光源具有綠色環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)、易維護(hù)等顯著特點(diǎn)，隨著半導(dǎo)體光電技術(shù)的快速進(jìn)步，其高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)將日益彰顯。半導(dǎo)體照明的發(fā)展是和LED光源技術(shù)發(fā)展緊密相關(guān)的，每一次的技術(shù)突破都帶來(lái)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，LED的應(yīng)用與其發(fā)光效率的進(jìn)展緊密相關(guān)，隨著發(fā)光效率的提高其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)展。近年來(lái)白光LED的進(jìn)步神速，商用白光LED的發(fā)光效率已經(jīng)達(dá)到75lm/W，實(shí)驗(yàn)室研究成果已經(jīng)超過(guò)100lm/W，大大超過(guò)白熾燈，逐漸向熒光燈接近，半導(dǎo)體照明已進(jìn)入實(shí)質(zhì)可操作階段。發(fā)展半導(dǎo)體照明光源對(duì)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、帶動(dòng)傳統(tǒng)照明產(chǎn)業(yè)升級(jí)和新型制造業(yè)的發(fā)展、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展都具有巨大的推動(dòng)作用。發(fā)展半導(dǎo)體照明，不論是產(chǎn)業(yè)本身還是對(duì)于我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展都有重大的經(jīng)