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1、业界所指称的半导体固态照明(Solid State Light；简称SSL)，现阶段主要即是指LED照明应用，其它则尚包括OLED、PLED(高分子电激发光二极体)等具备发光效能的应用材料。晶电研发处长吕志强指出，晶电在高功率LED产品上的发光效能，已有每瓦100流明的技术实力，与现阶段实验室的技术进展并没有相差太大，从目前LED业界在照明应用的推展进程来看，应可说是颇令人振奋，LED照明正一步步取代高压钠灯，涉入一般照明市场将是指日可待。根据美国能源局的发展目标，冀望在2015年将半导体照明发光效能提升至每瓦150流明，并至2020年时更进一步推展至每瓦200流明的水准，预料届时将可完全实现
2、把LED导入各项终端照明应用的愿景，使其能坐稳第四代照明的市场技术主流。 LED光源本身光效提升空间大，半导体技术的特点使其发光光效(相应的外量子效率)有望在现有基础上翻番，目前行业内高功率LED光效的顶级水平在100lm/W，研发水平已可大于130lm/W，将来有望实现大于200lm/W的水平。LED光源具有绿色环保特性，不含汞等重金属，更方便回收。LED光源系统易维护，总体运行成本低，产品品质高。以上诸多优点，使得LED路灯的市场前景被广泛看好。当前LED在路灯中的应用,其中结合太阳能技术作为能源的,大部分集中在对亮度和连续照明能力要求不高的草坪灯、庭院灯场合。陈和生介绍说,此部分主要使用
3、小功率普通型LED作为光源,其优势是灯的外观造型新颖,设计观念、理念区别于传统灯,加之结合太阳能技术,布线及布局不受外界电源支持的影响,成本上的劣势又不明显,是当前太阳能半导体照明技术中难得的不需政府支持、完全市场化运作的应用领域,不过目前国内此类产品的终端市场90%以上是出口的。LED路灯是半导体照明最终进入千家万户的功能性照明的第一步,其优点是省电(功率低，尤其是有效流明数高，一般是90W LED光源相当于250W高压钠灯)，方向性强（感状视觉增强型）；环保、安全、长寿命(2-5万小时)；易维护，高显色指数（LED光源在7080之间，普通高压钠灯显色指数只有2040左右，颜色失真严重）；耐
4、开关易控制（低温使用开启即亮）。用LED路灯替代传统路灯，一盏每年可节电1000度。我国用于城市道路照明的路灯存量2850万只，年增量150-200万只，每盏LED路灯价格3500-5000元，需要100-200只功率型白光LED，市场潜力巨大。此外，隧道灯市场潜力也很巨大，全国隧道总长近5000公里，上海拟建设的连接崇明岛的隧道9公里。2008年LED灯的发展现状自高亮度白光LED问世后，由于它具有发光效率高节电效果好，并且无污染、寿命长的特点，在照明应用上受到各国的重视。用白光LED作照明灯来取代传统照明灯的研发工作不断地进行着，取得了一些成果。这里举几个实例。3. 采用太阳能电池、蓄电池
5、及白光LED组成的真正绿色照明系统。我国的太阳能电池生产量很大，2006年已达到370MW，太阳能组件的生产能力已大于 1000MW.这对利用太阳能点亮白光LED灯创造了极为良好的条件。这不仅用于无电区，同样适合于城镇（在国外，主要依靠大量安装屋顶并网系统来发展太阳能光电产业）。目前我国已能生产成套适合牧区人民应用的白光LED照明系统，其结构框图如图1所示。在一些城市也采用太阳能电池、蓄电池及光控电路组成LED路灯，能自动地天黑点亮，天亮关断，其结构框图如图2所示。利用太阳能转化成电能来替代火力发电是最理想的，但大规模地应用太阳能电能是一个大的系统工程。虽然我国已能生产大量的太阳能电池，但可惜
6、的是95%用于出口，留在国内应用仅5%，目前利用太阳能点亮LED灯仅仅还在起步阶段。图1LED照明系统结构框图发光效率突破100lm/W随着半导体光电材料及工艺技术的进步及大功率白光LED的封装结构的改进，使得这两三年内白光LED的发光效率有长足的进步。15W的白光LED从以前的发光效率为3040lm/W提高到5060 lm/W，最近又提高到80lm/W。有一些顶级的发光效率可达100 lm/W以上。例如，Cree公司的一种4W冷白光LED，其光通量分挡，在350mA电流时其最高挡可达107114lm（其功率为0.35A 3.3V=1.15W，其发光效率为9399lm/W），典型的发光效率是8
7、0lm/W，而发展的目标是200lm/W。表1列出目前各种灯类的一些主要参数，从表1中可以看出，在发光效率上白光LED不仅远远地超过白炽灯，也超过普通荧光灯、紧凑型荧光灯（节能荧光灯），这意味着：白光LED灯比它们更亮、更节电；而在寿命上则遥遥领先。大功率白光LED的发光效率的提高给设计白光LED灯创造了条件，目前逐步用13W大功率白光LED来取代小功率5白光LED设计 LED灯。用1个到几个（或十几个）LED替代了几十个到几百个小功率5白光LED，不仅增加了亮度、减小了体积，还提高了可靠性、简化了工艺。LED灯难进百姓家上面已介绍了白光LED的特点及性能的提高，并开发出应用于各种场合的白光L
8、ED 灯，但LED灯难进百姓家。这不是生产上存在什么难题，主要原因是白光LED照明灯的发光效率还不太高，并且价格太贵，使一般百姓家难以接受。以家庭常用的白炽灯、节能荧光灯与相同亮度的白光LED灯的价格比较目前1W白光LED的单价是810元，3W的单价是2025元（与LED的质量及品牌有关），另外还要驱动电路及结构件。再考虑生产厂家的利润及商业利润，则单价可能要120元以上。从表2可以看出：9W节能荧光灯的发光效率与LED差别不大，但单价要比同样功率的白光LED灯价格低十几倍以上。这是白光LED灯难进百姓家的主要原因。要等到大功率白光LED的价格降低8倍左右、发光效率提高到150lm/W时，LE
9、D灯才能普及，这可能要等几年。节能荧光灯的上市到普遍应用也有近二十年时间（这有质量上的提高及价格下降的过程），白光 LED灯的普及可能要比节能荧光灯快些（5高亮度白光LED上市时单价大于1.5元，现在批量单价已降低到0.1250.15元）。 LED灯路在何方白光LED照明灯的推广及普及的意义十分重大，但真的要在我国进入百姓家还有很多工作要做，要在技术上（发光效率达到120150lm/W）、价格上（要比现在的价格降低810倍）有重大的突破，还需要不断的努力。白光LED照明灯的推广及普及工作是一项系统工程、重大项目，需要国家的规划、引导及扶持，在政策上及经济上的支持。我国现在在上海、南昌、大连、厦
10、门已建立四大半导体照明基地及有关科研单位，他们将对LED灯的推广工作起到重大作用。目前LED照明灯虽然还难进百姓家，但是还有很多领域可以大量地应用LED照明灯。这些领域的应用可促进大功率白光LED的生产、可促进技术的提高，并可降低生产成本。在LED照明设计、应用上也可获得更多的经验，有利于将来的推广。这些应用领域都是用电大户，对节电能起到很大作用。它们是:1. 城镇街道的路灯系统（包括太阳能路灯系统）；2. 隧道及地下停车场（包括地下商场）；3. 交通工具的照明（汽车、电车、轮船、飞机等的内部及部分外部照明灯）；4. 大的公共场所的LED照明系统，例如火车站、地铁站、飞机场、大型超市、大型百货
11、公司、大厦及医院等；5. 无电区的LED灯照明工程。由于LED照明灯一般采用低压直流（恒流）供电。若采用交流220V市电供电，需要专门的变电装置输出低压直流电（如12V、24V等）并由LED驱动器来驱动LED灯，如图3所示。所以最好在新建这些建筑时就考虑到用LED灯，则在建筑设计中都把它设计在内，这要经济得多。而归建筑原用日光灯的照明系统要改造成LED照明，则改造的费用大、改造的时间长（如改造一个地铁站或一个候机大厅的照明系统）。新建LED照明供电系统需要比传统照明供电系统要复杂些，费用要高得多，如果没有政策的支持及经济的扶持是难以成功的。结束语LED灯的应用是一个综合技术的应用，它涉及到LE
12、D、太阳能电池、蓄电池、AC/DC转换器、LED驱动器等各个领域的技术。但目前关键技术问题还是LED的发光效率不够高、生产成本不够低。要使LED灯进入千家万户，可能还要等几年。LED封装技术发展趋势1）采用大面积芯片封装用1x1 mm2的大尺寸芯片取代现有的0.3 x0.3 mm2的小芯片封装，在芯片注入电流密度不能大幅度提高的情况下，是一种主要的技术发展趋势。2）芯片倒装技术解决电极挡光和蓝宝石不良散热问题，从蓝宝石衬底面出光。在p电极上做上厚层的银反射器，然后通过电极凸点与基座上的凸点键合。基座用散热良好的Si材料制得，并在上面做好防静电电路。根据美国Lumileds公司的结果，芯片倒装约
13、增加出光效率1.6倍。芯片散热能力也得到大幅改善，采用倒装技术后的大功率发光二极管的热阻可低到1215/W。3）金属键合技术这是一种廉价而有效的制作功率LED的方式。主要是采用金属与金属或者金属与硅片的键合技术，采用导热良好的硅片取代原有的GaAs或蓝宝石衬底，金属键合型LED具有较强的热耗散能力。4）开发大功率紫外光LEDUV LED配上三色荧光粉提供了另一个方向，白光色温稳定性较好，使其在许多高品质需求的应用场合（如节能台灯）中得到应用。这样的技术虽然有种种的优点，但仍有相当的技术难度，这些困难包括配合荧光粉紫外光波长的选择、UV LED制作的难度及抗UV封装材料的开发等等。5）开发新的荧
14、光粉和涂敷工艺荧光粉质量和涂敷工艺是确保白光LED质量的关键。荧光粉的技术发展趋势是开发纳米晶体荧光粉、表面包覆荧光粉技术，在涂布工艺方面发展荧光粉均匀的荧光板技术，将荧光粉与封装材料混合技术。6）开发新的封装材料开发新的安装在LED芯片的底板上的高导热率的材料，从而使LED芯片的工作电流密度约提高510倍。就目前的趋势看来，金属基座材料的选择主要是以高热传导系数的材料为组成，如铝、铜甚至陶瓷材料等，但这些材料与芯片间的热膨胀系数差异甚大，若将其直接接触很可能因为在温度升高时材料间产生的应力而造成可靠性的问题，所以一般都会在材料间加上兼具传导系数及膨胀系数的中间材料作为间隔。原来的LED有很多
15、光线因折射而无法从LED芯片中照射到外部，而新开发的LED在芯片表面涂了一层折射率处于空气和LED芯片之间的硅类透明树脂，并且通过使透明树脂表面带有一定的角度，从而使得光线能够高效照射出来，此举可将发光效率大约提高到了原产品的2倍。目前对于传统的环氧树脂其热阻高，抗紫外老化性能差，研发高透过率，耐热，高热导率，耐UV和日光辐射及抗潮的封装树脂也是一个趋势。在焊料方面，要适应环保要求，开发无铅低熔点焊料，而且进一步开发有更高导热系数和对LED芯片应力小的焊料是另一个重要的课题。7）多芯片型RGB LED将发出红、蓝、绿三种颜色的芯片，直接封装在一起配成白光的方式，可制成白光发光二极管。其优点是不需经过荧光粉的转换，藉由三色晶粒直接配成白光，除了可避免因为荧光粉转换的损失而得到较佳的发光效率外，更可以藉由分开控制三色发光二极管的光强度，达成全彩的变色效果(可变色温)，并可藉由芯片波长及强度的选择得到较佳的演色性。利用多芯片RGB LED封装型式的发光二极管，很有机会成为取代目前使用CCFL的LCD背光模块中背光源的主要光源之一。8）多芯片集成封装目前大尺寸芯片封装还存在发光的均匀和散热等问题亟待解决。采用常规芯片进行高密度组合封装的功率型LED可以获得较高发光通量，是一种切实可行很有推广前景的功率型LED固体
