LED光源与照明开发正在成为国际光电技术领域的竞争热点

 作者:刘婷婷  发表时间:2007-03-10
  通常LED(发光二极管:Light Emitting Diode)最容易引起大众联想的就是设备指示灯。其实,LED的应用领域远非如此,还包括背光源、LED显示屏、交通运输和照明等多种领域。
  背光源主要应用在手机领域。手机的大面积普及和人们节能环保意识的增强,使得LED照明的市场前景更为广阔。由于LCD面板本身不具备发光特性,因此必须在LCD面板上设置一个发光源,才能达到显示的效果。现在,可作为背光源的产品主要有:LED、卤钨灯、ELD(电致发光)、CCFL(冷阴极荧光灯)、CLL(阴极发射灯)和金属卤化物灯等。目前,LED在以手机、MP3为主的小尺寸LCD背光源中已占据绝对优势的地位,大尺寸LCD背光源如液晶显示器、液晶电视还主要集中在冷阴极荧光灯上。如今,很大一部分手机的按键、LCD屏都采用了LED作为背光源,特别是照相手机的闪光灯,更是离不开高亮度的白光LED。2005年,我国用于LCD背光源的LED的销量为12.8亿颗,比2004年增长12.4%;从销售额来看,为15.7亿元,比2004年增长6.4%。其中,被用于GSM、CDMA和PHS手机背光源的LED的销量为9.2亿
颗,销售额为11.8亿元。随着欧盟环保标准的出台与实施,冷阴极荧光灯作为传统大尺寸液晶面板背光源的地位岌岌可危。与此同时,LED凭借着其绿色环保的特点赢得了越来越多的厂商的青睐,正在从小尺寸LCD背光源应用向大尺寸LCD背光源应用大步挺进。
  LED显示屏作为一种新兴的显示媒体,随着大规模集成电路和计算机技术的高速发展,也得到了迅猛发展,它与传统的显示媒体——多彩霓虹灯、象素管电视墙、四色磁翻板相比较,以其亮度高、动态影像显示效果好、故障低、能耗少、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰富、性能价格比高等优势,被广泛应用于各行各业。在今年的春节晚会上,细心的人会发现其舞台正后方的超大LED屏幕让春晚的舞台变得格外眩目迷人。


图1:理论上,LED 照明灯具的寿命可长达10 万小时,
而且耗费的电力仅为同等亮度白炽灯的10%。

  车用LED也很广泛,主要的应用包括车内仪表盘、空调、音响等指示灯及内部阅读灯、车外左右尾灯、转向灯、侧灯等。与此同时,LED 照明也已逐渐发展至商品化的初步阶段,唯在使用寿命及价格上仍有改进空间。按照厂商的预测,白光LED发光效率2010年将提升至100 lm/W,足以取代40W日光灯管。
  LED核心技术来源于半导体行业,然而,由于其相较于传统照明的众多优势,令其倍受传统照明行业的期待。节能是LED照明最大的特点,也是我国对此领域加大投入的最大动力。中国照明用电约占总用电量的12%。据中国科学院半导体研究所所长李晋闽教授介绍,2003年,我国使用的电力约为1.91万亿度,其中照明用电约为2600亿度。2004年,我国新装机5055万千瓦,但仍然形成了2005年我国的电力缺口约为2500万千瓦的尴尬局面。白炽灯/卤素灯用去40%的电力却仅能产生15%的光源,荧光灯/高压放电灯用去60%电力也只能产生85%的光源。据保守估计,2010年我国总发电量将达到30000亿度,照明用电将达到约3600亿度,如果能节约一半的照明用电,就是1800亿度,相当于两个三峡电站的年发电量。照明节能产生了两方面益处:能源消耗的节约和二氧化碳气体排放的减少。


图2:白光LED

  LED被称为第四代照明光源。近年来,世界上一些经济发达的国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。美国从2000年起投资5亿美元实施“国家半导体照明计划”,欧盟也在2000年7月宣布启动类似的“彩虹计划”。我国科技部在“863”计划的支持下,2003年6月份首次提出发展半导体照明计划。我国国家半导体照明工程在十五期间达到若干阶段性成果,但与国际整体水平比较,我国仍然缺乏核心专利技术,尤其是上游高端技术。


图3:从2005 年开始,百万小时光通量成本已低于白炽灯,2010 年将接近荧光灯。
数据来源:中国科学院半导体研究所

  然而,我国在LED照明领域也已具备一定的技术和产业基础。据中国科学院半导体研究所所长李晋闽教授介绍,虽然我国LED照明产业的整体技术水平与发达国家相比相差3年左右,但我国自主研制的第一颗LED比世界上第一颗LED仅仅只晚几个月。另外,我国在发展LED照明产业方面还具有一定的资源优势,镓、铟储量丰富,占世界储量的70%~80%,所以2003年以来,LED的平均售价每年下降15%(参见图3),这为LED照明产业在国内的发展带来了巨大的市场机遇。2004年,我国LED产量为250亿只,销售额为125亿元,销售额增长率为48%(参见表1数据)。

表1 从1993 年









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