半导体照明

null半导体照明半导体照明--照明领域的又一次革命 方大集团 于国安 二OO四年七月二十五日 一、人类照明的历史一、人类照明的历史火—人类的文明火—人类的文明灯—延续历史几千年灯—延续历史几千年null二、电光源的历史二、电光源的历史1879年爱迪生发明白炽灯1879年爱迪生发明白炽灯荧光灯将电光源带入新天地荧光灯将电光源带入新天地三、半导体发光二极管三、半导体发光二极管null什么是发光二极管（LED）？什么是发光二极管（LED）？发光二极管是由数层很薄的搀杂半导体材料制成，一层带过量的电子，另一层因缺乏电子而形成带正电的“空穴”，当有电流通过时，电子和空穴相互结合并释放出能量，从而辐射出光芒。 nullLED的发展历史LED的发展历史1965年世界上的第一只商用化LED诞生，用锗制成，单价45美元，为红光LED，发光效率0.1 lm/w 1968年利用半导体搀杂工艺使GaAsP材料的LED的发光效率达到1 lm/w, 并且能够发出红光、橙光和黄光 1971年出现GaP材料的绿光LED，发光效率也达到1 lm/wLED的发展历史LED的发展历史80年代，重大技术突破，开发出AlGaAs材料的LED，发光效率达到 10 lm/w 1990年到2001年，AlInGaP的高亮度LED成熟，发光效率达到 40—50 lm/w 1990年基于SiC材料的蓝光LED出现，发光效率为0.04 lm/w 90年代中期出现以蓝宝石为衬底的GaN蓝光LED，到目前仍然为该技术null四、第三代半导体材料四、第三代半导体材料半导体材料的分代半导体材料的分代以硅Si为代的半导体材料为第一代半导体材料 以砷化镓GaAs为代表的化合物半导体材料为第二代半导体材料 以氮化镓GaN为代表的宽带隙化合物半导体材料为第三代半导体材料 GaN半导体材料特点GaN半导体材料特点宽带隙化合物半导体材料，有很高的禁带宽度（2.3—6.2eV)，可以覆盖红、黄、绿、蓝、紫和紫外光谱范围 ，是到目前为止其它任何半导体材料都无法达到的 高频特性，可以达到300G Hz（硅为10G，砷化镓为80G） 高温特性，在300℃正常工作（非常适用于航天、军事和其它高温环境） 耐酸、耐碱、耐腐蚀（可用于恶劣环境） 高压特性（耐冲击，可靠性高） 大功率（对通讯设备是非常渴望的）GaN半导体材料特点GaN外延片生产GaN外延片生产通过MOCVD进行GaN单晶膜外延生长 用蓝宝石为衬底材料 用高纯氨气提供氮源 用金属有机源提供镓、铟、铝源 通过金属有机源化学气相沉积的方法 进行生长 方大集团于2001年9月在国内第一个 生产出GaN基LED外延片 方大集团于2001年9月在国内第一个 生产出GaN基LED外延片方大集团6X2MOCVD设备方大集团6X2MOCVD设备GaN基LED芯片生产GaN基LED芯片生产通过几十道工序，将GaN外延片加工成为LED芯片，芯片的尺寸为0.3X0.3mm一片2”外延片可以加工10000多颗LED芯片 GaN基蓝绿光LED芯片GaN基蓝绿光LED芯片GaN基大功率蓝光LED芯片GaN基大功率蓝光LED芯片GaN半导体光电器件应用GaN半导体光电器件应用蓝、绿光LED 全彩色大屏幕 交通信号灯 背光源、仪器仪表指示灯 景观光源蓝、绿、白光LED蓝、绿、白光LED室外大LED全彩色屏幕室外大LED全彩色屏幕LED交通信号灯LED交通信号灯城市建筑装饰灯光城市建筑装饰灯光工程null花旗银行大厦 GaN半导体光电器件应用GaN半导体光电器件应用蓝光激光器（BLD） 蓝光DVD，双面双密度容量为20G，取代现有红 光DVD，是以后数字电视存储的必由之路 激光打印和显示，生物医疗仪器和设备 ，光谱测量系统 可用于军事领域，450～550nm的蓝-绿光波段对海水是透光的，所以BLD可通过空间卫星、机载平台直接用来对海底潜艇通信，大大提高潜艇的隐蔽性和保密性。这是军事部门长久渴望实现的技术手段。 中国汉级核潜艇中国汉级核潜艇索尼全球首台蓝光DVD刻录机BDZ-S7 索尼全球首台蓝光DVD刻录机BDZ-S7 五、半导体照明的来临五、半导体照明的来临优异的性能优异的性能白光LED 固体冷光源，效率高，绿色环保 寿命长，可以达到10万小时（连续10年） 低电压工作 是照明领域的又一次革命 白光LED的构成方式白光LED的构成方式基于蓝光LED，通过荧光粉激发一个黄光，组合成为蓝光 通过红、绿、蓝三种LED组合成为白光 基于紫外光LED，通过三基色粉，组合成为白光美国国家半导体照明美国国家半导体照明计划从2000年起国家投资5亿美元 到2010年 55%的白炽灯和荧光灯被半导体灯取代 每年节电达350亿美元 2015年形成每年500亿美元的半导体照明产业市场日本21世纪照明计划日本21世纪照明计划投入资金50亿日元 到2007年 30%的白炽灯被置换为半导体照明灯 欧盟的彩虹计划欧盟的彩虹计划应用半导体照明实现： 高效 节能 不使用有害环境的材料 模拟自然光韩国“固态照明计划” 韩国“固态照明计划” 2004年-2008年韩国政府计划投入1亿美元，企业提供30%的配套资金，近期开始实施，预计2008年LED的发光效率达到80lm/W 中国专家的呼吁中国专家的呼吁我国有近百名专家（两院院士）联名向国务院呼吁，以三峡工程的5%费用，支持我国的半导体照明产业，用5-10年的时间的努力，1/3照明应用半导体照明，每年可以节约的电量1000亿度，多于一个三峡水电站的发电量（800亿度） 国家启动国家半导体照明工程六、半导体照明发展现状六、半导体照明发展现状发展速度超过人们的预测发展速度超过人们的预测技术进步迅速 市场的发展速度领先于技术的发展 政府与民间共有热情 中国在此领域的发展中国在此领域的发展有多家公司参与 在半导体领域中与国际水平最接近，基本上与国际水平同步发展，有部分领先 方大集团在国内处于领先地位，特别是大功芯片部分领域已经应用部分领域已经应用潜水灯 防爆灯 高档汽车的照明灯（奔驰、宝马、奥迪A8等汽车） 飞机和高档汽车的阅读灯null已经走近我们的生活已经走近我们的生活已经走近我们的生活（手电筒）已经走近我们的生活（手电筒） 白光LED射灯白光LED射灯可与目前普通灯具互换的LED白光灯可与目前普通灯具互换的LED白光灯存在的问存在的问题价格过高 发光效率还不够高 性价比低 还不到民众普及的时刻 半导体照明的寿命实际上还涉及多方面的问题，与10万小时的理论寿命有差距 七、未来的前景七、未来的前景未来的指标未来的指标发光效率达到 200 ml/w 显色指数接近 100% 新的半导体材料和技术会进一步发展 价格下降，为百姓所接受 进入主流光源是必然趋势进入主流光源是必然趋势没有人怀疑 国内外的传统照明企业都非常积极 真正进入绿色照明 产业链条已经形成，互动作用明显抓住新机遇抓住新机遇一场革命带来新的危机 一场革命带来新的机遇 新的行业的诞生 衍生产品创造新的精彩世界 抓住机遇，迎接挑战 谢谢！谢谢！Thank you !