国内外照明光源的现状与挑战

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国电子科技集团公司第五十五研究所 作者:曾正清

        半导体照明光源发展到今天还有相当大的空间,最好的白光LED 已可与荧光灯相媲美,其作为第三代照明光源的地位已经无庸置疑。需要从材料外延、芯片制作、器件封装和应用等方面来提高流明效率、降低热阻、延长使用寿命、增加显色指数、降低制作成本等,着力开发其关键技术,早日达到200 lm/W 的目标,实现半导体照明。从国际范围来看,美国、日本、欧盟作为先行者引领着半导体照明的技术潮流,并且申请了许多材料生长、管芯制作、后步封装等相关核心技术专利,在占有市场优势的同时,在知识产权上也有相当的优势。而我国台湾地区及韩国部分光电企业经过发展也拥有了若干自主知识产权,并且以占有相当的市场份额。相比之下,我国大陆的半导体照明产业近年来虽然备受关注,有了很大发展,但与国际领先团队相比尚有较大差距。可以说,我国大陆的半导体照明在面临机遇的同时,也存在着严峻的挑战。如何实现半导体照明关键技术的大发展,突破国际知识产权封锁,成功实现半导体照明的自主化,是国内半导体照明相关行业、研究机构所面临的共同问题。

        目前,基于GaN 基功率型蓝光LED 的白光照明技术,其国际最高水平流明效率已经达到甚至超过了荧光灯,可以应用于包括家居照明在内的诸多场合。如美国Cree 公司,其蓝光功率型LED 在350 mA 注入电流下,输出功率达到了370 mW,据此计算白光发光效率达85~90 lm/W 的水平。但该水平的LED 尚未大量生产,且价格十分昂贵。从表1 可以看到,市场普通白光LED 的流明效率还逊色于荧光灯,显色指数也稍显不足,并且器件价格偏高。提高器件的流明效率仍然是半导体照明应用面临的主要挑战。同时,降低器件热阻,提高使用寿命,增加器件的稳定性和可靠性,改善器件的显色指数等也是需要研究的内容。美、日、欧、韩等国自1998 年起相继制定了各自的半导体照明技术研发计划,提出了要在2020 年达到150~200 lm/W 的目标。我国也于2003 年6 月紧急启动了“国家半导体照明工程”,以加速我国半导体照明技术的发展。

表1 市场上大功率白光LED 与传统光源的性能比较

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