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1、科技创新“六个一”工程十大产业现状和发展趋势之五半导体照明与LED产业目 录（按住Cttrl的的同时在在页码前前单击，立立即进入入相应页页码的页页面）一.半导体体照明产产业概述述- 22 -1.半导体体照明的的基本知知识- 22 -(1)半导导体LEED的结结构与发发光基本本原理- 33 -(2)半导导体LEED光源源的特点点- 44 -(3)半导导体LEED的应应用- 55 -2.半导体体照明产产业及其其经济社社会影响响- 77 -二、半导体体照明产产业国内内外发展展概况- 88 -1.国际现现状与动动态- 99 -(1)市场场总体态态势- 99 -(2)主要要国家和和地区LLLEDD产业发
2、发展战略略- 99 -(3)国外外主要LLED企企业介绍绍- 111 -(4)LEED技术术研究现现状及发发展趋势势- 112 -2.国内产产业发展展情况- 113 -(1)产业业规模及及地域分分布- 113 -(2)国内内主要企企业简介介- 114 -(3)国内内LEDD技术发发展水平平- 116 -三、我省的的半导体体照明产产业- 117 -1.主要企企业简介介- 117 -2.我省的的产业优优势- 119 -(1)有一一项具有有完全自自主知识识产权的的LEDD制造技技术。- 199 -(3)产业业技术基基础较好好- 220 -(4)具有有全色段段LEDD的生产产技术与与能力。- 20 -
3、(5)具有有MOCCVD设设备的研研发制造造能力。- 21 -四.我省半半导体照照明产业业存在的的不足与与问题- 221 -(1)产业业规模方方面- 221 -(2)技术术方面- 222 -(3)其他他方面- 222 -五、促进我我省半导导体照明明产业发发展的思思考- 223 -1.继续加加大对科科技创新新的投入入，促进进企业成成为技术术创新的的主体- 223 -2.进一步步抓好人人才队伍伍的建设设- 223 -3.培育龙龙头企业业促进产产业集群群的形成成- 224 -4.积极推推进产业业链的进进一步延延伸- 224 -5.加强交交流与合合作- 224 -6.利用示示范项目目推动半半导体照照明
4、的推推广应用用- 224 -主要参考资资料- 225 - 资资料显示示，人类类用于照照明的电电力消耗耗是十分分巨大的的。世界界照明用用电量约约占全世世界电力力总消耗耗的200%。而而且，经经济越发发达的国国家，照照明用电电量所占占的比例例越大。因因此，节节约照明明用电已已经为世世界各国国所高度度重视。近近十多年年来，许许多发达达国家纷纷纷提出出了各自自的新世世纪照明明实施计计划。 220088年我国国照明用用电量已已达到441000亿千瓦瓦时，照照明用电电量已超超过全国国电力总总消耗的的12，此比比例还在在逐年攀攀升。而而且，就就全社会会而言，目目前广泛泛使用的的照明电电器仍然然是以低低效照明
5、明灯具为为主，因因此节约约照明用用电潜力力很大。实实施“半半导体照照明工程程”计划划正是节节约照明明用电的的重要举举措。一.半导体体照明产产业概述述 所谓“半半导体照照明”是是指，利利用半导导体发光光二极管管(LEED.LLighht EEmitttinng DDiodde)作作为新型型电光源源的通用用照明。换换句话说说，就是是在普通通照明场场合，用用半导体体照明灯灯(即LLED灯灯)来替替代白炽炽灯和其其它低效效率照明明灯具。LLED是是半导体体照明的的核心，所所以半导导体照明明产业也也可称为为LEDD产业。 11.半导导体照明明的基本本知识 众众所周知知，物质质是由原原子组成成的，原原子又
6、是是由原子子核和核核外电子子组成的的，核外外电子总总是不停停地沿着着离原子子核不同同距离的的近圆形形轨道绕绕原子核核运动。电电子运动动的轨道道半径越越大，它它所具有有的能量量就越大大。当物物质被加加热后，原原来在较较小半径径轨道上上运动的的电子将将会得到到一定的的能量，并并跳到半半径较大大的轨道道上继续续绕原子子核运动动(这个个过程称称为热激激发)。但但是，这这些电子子是不稳稳定的，它它们很快快又会跳跳回到较较低能量量的轨道道上来，同同时，将将它们所所得到的的多余能能量以发发射光子子的形式式释放出出去。这这就是物物质发光光的最基基本原理理。火焰焰发光是是这个道道理，爱爱迪生发发明的钨钨丝灯通通
7、电发光光也是这这个道理理。正因因为一般般物质发发光都和和热联系系在一起起，这大大概也就就是人们们常说“有有一份热热，发一一份光”的的原因吧吧。然而，与一一般的热热光源不不同，半半导体LLED却却是一种种“冷光光源”，它它发光不不需要通通过热激激发，这这也是半半导体灯灯能够节节约电能能的根本本原因。 可可供照明明领域应应用的高高亮度LLED虽虽然只诞诞生约二二十年。但但它的发发光效率率已经远远远超过过普通白白炽灯，目目前已经经接近或或超过荧荧光灯。而而且，LLED灯灯的使用用寿命几几乎是白白炽灯的的1000倍，荧荧光灯的的10倍倍。所以以，有人人将半导导体照明明誉为“照明工工业革命命”并不不为过
8、。 (1)半半导体LLED的的结构与与发光基基本原理理LED的结结构如图图1所示示。其发发光的核核心部分分是位于于中间的的一小片片半导体体晶体称为为芯片。芯芯片的尺尺寸很小小，厚度度约为零零点几毫毫米，截截面积一一般不到到1平方方毫米，大大功率芯芯片也只只有几平平方毫米米。芯片片是由pp型和nn型两种种不同导导电类型型的半导导体材料料结合在在一起构构成的，二二者结合合的过渡渡区域称称为pn结。LLED的的发光过过程就是是在pn结区区域内发发生的。LED发光光与一般般物质发发光的本本质区别别就在于于：具有有较高能能量的电电子不是是受热激激发的，没没有加热热过程，而而是从外外电路直直接注入入的，因
9、因此，LLED发发光是真真正的“冷冷光”。图图2就是是LEDD发光原原理示意意图。当当在pn结两两端加上上正向电电压(pp型材料料连接电电源正极极，n型型材料连连接电源源负极)时，带带负电的的电子不不断从nn型材料料区域进进入pn结，带带正电的的空穴则则不断地地从p型型材料区区域进入入pnn结，进进入的电电子和空空穴(它它们统称称为载流流子)会会在pn结区区内碰到到一起，并并因正、负负电荷中中和而消消失(称称为复合合)，同同时，将将多余的的能量以以发光的的形式释释放，这这就是LLED发发光。在在一定的的范围内内，输入入的电流流越大，进进人到ppn结结区的载载流子越越多，它它们复合合发出的的光就
10、越越强。为为了提高高LEDD的发光光效率，人人们通常常会在ppn结结区域内内制作一一些能够够限制载载流子运运动的陷陷阱称为量量子阱，使使它们能能够更容容易发生生复合，以以提高LLED的的发光效效率。正是这种“冷冷”发光光机理，使使得LEED的发发光效率率很高。在在同等亮亮度下，LLED灯灯所耗电电量仅为为白炽灯灯的110。若若以我国国当前照照明的实实际用电电量计算算，全国国若有113的的低效白白炽灯被被LEDD灯取代代，每年年就能节节省用电电约10000亿亿千瓦时时，相当当于一个个三峡工工程的发发电量。 可可用来制制造LEED的材材料种类类很多。能能够发出出可见光光的材料料主要是是IIII-V
11、族族化合物物半导体体材料，如如GaAAs(砷砷化镓)、GaaP(磷磷化镓)、GaaN(氮氮化镓)等，以以及以它它们为基基础的三三元、四四元化合合物，如如GaAAsP(磷砷化化镓)、GGaAIIAs(砷铝化化镓)、GGaAssIntt(磷铟铟砷化镓镓)等等等。红光光波段的的发光材材料主要要以掺AA1、IIn杂质质的GaaAs和和GaPP为主；蓝紫光光及紫外外光的发发光材料料则以掺掺Al、IIn杂质质的GaaN材料料为主。 用用于照明明的光源源一般要要求发白白光，但但是LEED发出出的光几几乎是色色光。人人们通常采用如如下两种种技术途途径来制制造白光光L,EED：其其一，采采用蓝色色LEDD与黄色
12、色荧光粉粉(YAAG)组组合，即即在蓝光光InGGaN芯芯片上涂涂上一层层YAGG荧光物物质，利利用蓝光光照射荧荧光物质质产生与与蓝光互互补的黄黄光，根根据互补补原理，LLED便便发出人人眼所看看到的白白光。如如图3所所示。其其二，将将红、绿绿、蓝三三基色的的三个LLED芯芯片组合合封装在在一个塑塑料外壳壳内，使使它们发发出的三三基色光光合成白白光。目目前，产产业上白白光L.ED制制作方式式主要还还是采用用前一技技术途径径，因为为该技术术方案工工艺简单单、成本本低、效效率高。 (2)半半导体LLED光光源的特特点 发光效效率高。目目前，LLED灯灯的发光光效率已已经远远远大于白白炽灯，并并接近
13、荧荧光灯，有有的已经经超过荧荧光灯。这这就是说说，在获获得同样样照明的的情况下下，使用用LEDD灯可以以节约大大量电能能。 寿命长长。LEED的平平均寿命命在510万万小时。比比目前所所有照明明光源的的寿命都都长。 单色性性好。LLED所所发出的的光基本本上是单单色的，或或者说颜颜色比较较纯。而而且有红红、绿、蓝蓝三种颜颜色的LLED。因因此在一一些需要要彩色照照明的场场所使用用起来非非常方便便。 响应速速度快。白白炽灯的的响应时时间为毫毫秒级，荧荧光灯的的响应时时间很长长(从电电源开启启到完全全点亮往往往需要要十几秒秒乃至11分多钟钟)。而而LEDD灯的响响应时间间为纳秒秒级，一一开即亮亮。
14、且可可频繁开开启与关关闭而不不损坏。 使用低低压直流流电源。使使用低压压直流电电既有安安全的一一面，但但也给LLED灯灯的使用用增加了了一个电电源变换换环节。因因为我国国的市电电都是2220VV交流电电。 抗震性性强。LLED是是全固态态器件，更更无真空空玻璃外外壳，所所以抗震震、抗冲冲击。 环保。荧荧光灯和和节能灯灯大都含含有毒汞汞(Hgg)元素素。在LLED中中不含汞汞元素。 芯片体体积非常常小。LLED芯芯片尺寸寸一般不不到lmmm2.这使使得LEED能够够得到广广泛的应应用。如如手机、数数码产品品显示器器的背光光源，全全彩显示示屏等等等。 价格贵贵。目前前LEDD的价格格比较昂昂贵，尤
15、尤其是超超高亮度度LEDD。这是是影响半半导体照照明推广广的重要要原因之之一。 下下表1列列举了几几种常用用的照明明灯与LLED灯灯的主要要性能对对比。表1 常见见的照明明灯与LLED灯灯主要性性能的对对比*这里所列列数据为为产业化化水准。实实际上，从从07年年起国际际上就不不断有发发光效率率达到1100 lmw的报报道。现现在甚至至有高迭迭16001mw的报报道。 (3)半半导体LLED的的应用 从从理论上上讲，作作为一种种新光源源，LEED几乎乎可以应应用在所所有照明明领域。而而且由于于LEDD具有上上述一些些特点，它它的实际际应用领领域比一一般传统统光源更更宽泛。概概况起来来主要有有如下几几方面： 信息显显示。LLED一一诞生就就被应用用到各种种电器运运行状态态的指示示。时至至今日，该该领域仍仍有相当当大的市市场。特特别是，随随着高亮亮度和超超高亮度度和大功功率产品品的出现现，LEED在广广告屏、交交通信号号指示、户户内外大大型全彩彩显示屏屏等方面面的应用不断增增加。有有人估计
