led技术和应用前景讲座

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1、LED技术和应用前景 2010年10月 日,主 要 内 容 LED健康 环保 节能光源 LED前沿技术与亟待解决的问题 LED的应用前景,LED健康 环保 节能光源,LED 点 亮 了 2008 北 京 奥 运,LED健康 环保 节能光源,北京奥运 昭示 LED 通用 照明 世代 的 到来,LED健康 环保 节能光源,LED 点 亮 了 2008 北 京 奥 运,北京奥运 昭示 LED 专用 照明 世代 的 到来,全球最大 LED 示范区 上海世博 轴阳光谷,6个40米高的阳光谷和800米长的张拉膜组合而成,上海世博 轴阳光谷 LED 展现 “祖国好”,全球最大 LED 显示屏 广州 亚运会,

2、上帆宽25米高24米，下帆宽28米高26米，显示总面积 达8000平方米，是目前世界上最大的LED显示屏,半导体照明 是以发光二极管 (LED) 为光源的新型固态光源照明，已经在专业照明领域显现出节能效果。 景 观 照 明（替代霓虹灯）节能 70% ; 交通信号灯 （替代白炽灯）节能 90% ； 中小尺寸BLU (替代CCFL) 已广泛使用 LED 发光效率已远高于白炽灯，超过日光灯和冷阴极荧光灯， 正进入占全球电力消耗 15-20 的通用照明领域. 在全球追求健康，环保压力，能源危机极大的情况下，半导体照明已被世界公认为一种健康节能环保的重要途径，正以更快的速度拓展其应用范围。,LED健康

3、环保 节能光源,背光板,冷阴极萤光灯管,LED光源的健康/环保/节能优势,热 辐 射 小,无 汞 无有害气体,无 频 闪,健 康,环 保,无紫外线辐射,节 能,直流低压工作 无高频/高压变换损耗,光效率较高 且提升空间大 节 能,不易破碎,亮度可无级调节,使用寿命长 电子垃圾少,无电磁辐射,LED健康 环保 节能光源,无 频 闪 我们将电光源的光通量随交流电源电压周期性交变而变化， 引起的亮暗强弱闪动谓之频闪。 据英国剑桥大学医学研究中心阿诺德威尔金（AWaling ）博士 国际照明委员会维也纳总部J.斯切德（J.Schanda）教授 对教学、办公、生产、生活等环境的频闪研究表明： “这种频闪

4、现象是客观存在的， 并长期潜移默化地危害人们健康和人的视觉系统”,LED健康 环保 节能光源,无 频 闪 欧洲照明委员会（European Commission） 为此，专门发布了90/270/EC指南 强调必需解决和降低灯具的频闪效应 解决引起人们偏头痛和视觉神经系统病变 白炽灯、荧光灯、三基色荧光灯、节能灯由交流高压供电， 均存在不同频率的频闪。 LED灯具由低压直流供电，故不存在频闪效应。,LED健康 环保 节能光源,无紫外线辐射 白炽灯、荧光灯、三基色荧光灯、节能灯 都有不同程度的紫外线辐射 中国医科大学皮肤病与皮肤美容研究所李宏远博士研究表明 在日光灯下工作、学习所吸收的紫外线相当在

5、阳光下暴晒一小时 紫外线辐射会直接破坏人体免疫系统，杀伤白细胞 损害核酸与蛋白质的化学键 引起遗传基因（DNA）变异 甚至癌变 而LED光源的光谱为可见光范围，无紫外线辐射,LED健康 环保 节能光源,无电磁辐射 荧光灯、三基色荧光灯、节能灯均工作在高频高压状态 都不可避免地带来不同程度的电磁辐射 据英国剑桥大学医学研究中心阿诺德威尔金（AWaling ）博士 国际照明委员会维也纳总部J.斯切德（J.Schanda）教授 研究表明电磁辐射可能 导致心悸、失眠 、白细胞减少、记忆力减退， 使心血系统、神经系统受损 而且电磁辐射伤害是累积的 而LED光源在直流/低压状态下工作，无电磁辐射,LED健

6、康 环保 节能光源,节能光源 商场用灯LED与白炽灯/荧光灯经济/技术数据比较 条 件：高 度 4 m 照 度 45 Lx 光通量 16002000 lm 选 用 ：LED灯 40W 荧光灯 80W 白炽灯 400W 重要因素 寿命： LED灯 40000h 荧光灯 80W 4000h 白炽灯 400W1000h LED路灯10年只需要安装1次 荧光灯 10年需要更换9次 白炽灯10年需要更换40次,LED健康 环保 节能光源,商场用LED灯与白炽灯/荧光灯经济/技术数据比较,LED健康 环保 节能光源,主 要 内 容 LED健康 环保 节能光源 LED前沿技术与亟待解决的问题 LED的应用前

7、景,LED 产业链,LED 科技路线图,Source: Ledsmagazine,1.美国CREE (克雷） 2.美国Lumileds（流明） 3.德国欧司朗-OSRAM 4.日本Nichia（日亚化学） 5.韩国首尔半导体公司(Seoul ）,前沿技术LED芯片光通量,价格&每片光通量 上升 ；成品率下降,Evolution of Efficiency,前沿技术大晶片发光效率,前沿技术白光色温控制,前沿技术白光色温控制,世上的颜色，都在“舌形图”内，或边缘(单色)。边缘的数字是单色的波长。 图中一条“弓形线”是色温线，标有色温。 与色温线交叉的是“等温线”，此线上的(相关)色温都相同。色温线

8、上每一个色温都有等温线。 最左边的直线，是色温“无穷大”等温线，再左边(兰色区)就无色温了。 1000K左右偏红色，1500K到3000K偏黄色，以后黄色越来越淡，4500K起蓝色逐步增加，10000K后颜色带青。 当YAG:Ce的色坐标靠近绿光区域时，InGaN芯片和YAG:Ce的色坐标连线与各等相关色温线的交点，随着色温的降低而偏离黑体轨迹逐渐增大。这表明偏绿光的YAG:Ce不适合于封装中低色温的白光LED，因为如果封装中低色温的白光LED将会使白光LED的色坐标在黑体轨迹上方偏离较大，这样显色性差。同理，当YAG:Ce的色坐标靠近橙光区域时，它不适合用于封装高色温的白光LED，这样封装出

9、的白光LED的色坐标同样会在黑体轨迹下方偏离较大。因此，需要根据所需封装的白光LED色温相应地选取适当色坐标的荧光粉，通过调节荧光粉的使用量来使封装后白光LED的色坐标尽量靠近黑体轨迹，使其符合国际电工委员会规定的标准,前沿技术园片级封装,自成透镜，低成本，集成度高,Ricky lee, HKUST,前沿技术材料,导热材料 金属 石墨 BeO 陶瓷 纳米材料,封装材料硅胶 应力消除 ( -40 to 200oC ) 高温稳定性 耐湿气 物理特性， 热膨胀系数 Tg固化温度 硬度 折射率 （1.4 1.6) 粘度，固化时间,荧光粉 专利 效率， 多基色， 色温漂移,前沿技术大功率LED封装,光通

10、量 （瓦数） 发光效率 （节能） 散热 （材料，界面） 色温 （显色指数，视觉） 光型 （灯具应用） 成本 (原材料及生产成本） 可靠性（光率 ，抗UV， ESD，机械强度） 可应用性（二次光学，SMT）,大功率LED封装趋势,光效最优,光通量最大,每瓦成本最低,应用型,小型化,高性能,芯片，材料，工艺,多芯片,目前商品化LED发光效率不高 导致在要求功率/亮度一定的条件下： 需要LED芯片较多 （如 42” / 860 组左右） 静态功率比CCFL下降不大 （如韩国三星42”样机静态功率/ 210 W ） 芯片成本较高 （LED-BLU-TV整机相当CCFL的 1.52 倍）,LED亟待解决

11、的问题,参数离散性大 由于LED-BLU全屏亮度和显色性的一致性要求 在同一 TV-BLU 内 在恒压源的条件下，电流应一致 在恒流源的条件下，电压应一致 同时要求： 亮 度：基本上相等 中心波长：基本上相同（1nm） 并与LCD彩色滤光膜的中心波长一致 现商业化供货难以达到多元指标的要求,LED亟待解决的问题,LED亟待解决的问题,参数的散离性 色坐标 色温 主波长 峰值波长 显色性指数 管压降 光效 光通量 光辐射功率,R/G/B光衰减的非一致性 由于LED在半亮度周期内 亮度衰减的非一致性/衰减曲线非线性/三基色衰减曲线非平行性 TFT-LCD-TV使用一段时间后会出现“花脸”现象 需要

12、及时进行白平衡调节 导致技术上一定的难度及制造成本的大幅度提高,LED亟待解决的问题,LED亟待解决的问题,光衰减的非一致性,LED光效开发计划,LED亟待解决的问题,LED正逐步向专用照明/通用照明 两个领域纵深发展 通用照明 户外照明 室内照明 专用照明 汽车照明 大尺寸背光源 的广泛应用 商品化LED的光效率2010年可望达到 LED100 lm / W 价格 80 元 RMB/K lm,LED亟待解决的问题,主 要 内 容 LED健康 环保 节能光源 LED前沿技术与亟待解决的问题 LED的应用前景,全球十分重视半导体照明产业 美 国 能源部设立了有个国家重点实验室、公司和大学参加的

13、“半导体照明国家研究项目” 计划用年时间，耗资5亿美元发展半导体照明； 年 替代的白炽灯和荧光灯 每年节约电费可达亿美元， 半导体灯具将形成亿美元的大产业。 日 本 投资亿日元推行 “世纪光计划” 提出年开始大规模用半导体灯替代白炽灯 欧 盟 委托个大公司、所大学，于年月启动了 “彩虹计划” 台湾地区 设立了有个生产科研和大学参加的 “世纪照明光源开发计划”,LED的应用前景,全球打响半导体照明产业争夺战 世界三大照明工业巨头 通用电气（GE,General Electric） 飞利浦（PHILIPS） 欧司朗集团（OSRAM） 已经启动了大规模商用开发计划 纷纷与半导体公司合作或进行并购成立

14、半导体照明企业 并提出要在年前 使半导体灯发光效率提高到 200 lm/w 以上 价格降低到 10 USD / K lm 以下,LED的应用前景,我国的国家半导体照明工程 我国通过“”计划等科技计划的支持 已于2006年月正式开始实施 国家半导体照明工程 现在已初步形成 外延片生产 芯片制备 器件封装集成 LED应用 比较完整的产业链 全国从事LED器件 / 照明系统生产的 规模以上的企业在国际市场上已占有相当的份额,LED的应用前景,2010年全球LED产值预计达到82.5亿美元 近日，DigiTimes发布了一份研究报告称，受益于LED电视市场需求增大，今年led产值同比去年增长了55.6

15、%,实现了快速增长，预计2010年全球LED产值达到82.5亿美元。该公司进一步预计，2010年LED电视出货量将同比增长10倍。 该公司分析称，受益于LED电视兴起和LED照明逐渐取代传统照明技术的影响， 2011年-2013年的三年间，全球LED产值将保持每年25%以上的增长。,手提电脑,车用DVD,DV,显示器,MP3,数码相框,数码相机,电视,MP4,PDA,手机,LED的应用前景,大尺寸背光源市场展望,LED的应用前景,LED的应用前景,大尺寸LED背光液晶电视需求加速 ：2010年全球LED背光液晶电视出货量有望达到3500万台,占全球液晶电视的20%。与2009年360万台相比,增长870%。就每台LED液晶电视需要LED数量580颗来推算,预估2010年的LED背光用芯片需求约200亿颗。 预估2010年的笔记本LED背光用芯片需求约70亿颗 预估2010年手机 LED芯片需求数为175亿颗,LED的应用前景,未来将是LED的辉煌时代,谢谢！,