LED照明將改變兩種電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值懸殊局面

自1993年日本日亞公司Nakamura等人首次研發(fā)出高效發(fā)光的藍光InGaN/AlGaN雙異質(zhì)結(jié)LED器件以來，經(jīng)過長達15年的發(fā)展，III族氮化物LED實現(xiàn)了從藍光、全色顯示到白光照明，應用從信息技術領域到節(jié)能技術領域的兩大轉(zhuǎn)變，形成了半導體照明新興產(chǎn)業(yè)。當前半導體照明技術日新月異，半導體照明產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，形勢喜人，而“照明”與“背光”的結(jié)合更將實現(xiàn)“光電子”與“微電子”的結(jié)合，改變光電子產(chǎn)業(yè)與微電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值懸殊的局面。今后，在終端市場需求的牽引下，通過技術創(chuàng)新，將逐漸形成不同終端產(chǎn)品采用不同材料、結(jié)構、技術策略而構成的半導體照明產(chǎn)品大家族。

隨著近期白光LED背光應用的異軍突起，半導體照明技術不僅將作為高效節(jié)能、綠色環(huán)保的新一代電光源造福人類社會，而且將成為推動現(xiàn)代信息顯示技術新發(fā)展的支撐技術，使III族氮化物LED從“信息技術領域”進入“能源技術領域”又回到“信息技術領域”.使用LED背光的TFT-LCD與傳統(tǒng)的冷陰極熒光燈(CCFL)相比，具有能耗低、厚度薄、質(zhì)量輕、壽命長、不含汞、色域?qū)挼葍?yōu)點，目前白光LED取代傳統(tǒng)的冷陰極熒光燈已開始廣泛應用于筆記本電腦、臺式電腦和LCD電視的背光屏幕照明，白光LED背光的市場占有率將迅速增長。另外，LED(光)投影機具有壽命長、便攜、省電等優(yōu)點，有望取代傳統(tǒng)投影機進入家庭，市場前景廣闊。根據(jù)目前的發(fā)展勢頭，50%以上的白光LED芯片將用于背光和光投射產(chǎn)品。

毫無疑問，面廣量大的白光LED背光應用將極大地推動LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并使半導體照明產(chǎn)業(yè)結(jié)構發(fā)生變化，形成信息領域的“背光、投射(光)產(chǎn)業(yè)”和能源領域的“照明產(chǎn)業(yè)”兩大支柱。

信息領域的“背光、投射(光)產(chǎn)業(yè)”目前優(yōu)勢凸現(xiàn)，短期內(nèi)將飛快增長。特別是“照明”與“背光”的結(jié)合實現(xiàn)了“光電子”與“微電子”的結(jié)合，將更快改變半導體照明當前某種程度上靠政府政策激勵支撐發(fā)展的局面，可創(chuàng)造豐厚的利潤，也將改變光電子產(chǎn)業(yè)與微電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值懸殊局面。

能源領域的“照明產(chǎn)業(yè)”勢頭強勁，其中LED在普通照明和路燈照明領域節(jié)能效果突出，發(fā)展勢頭良好。LED普通照明方面，最近，歐、美、日照明大廠紛紛推出LED普通照明產(chǎn)品，日本5大照明廠商，包括夏普、東芝、NEC、三菱，以及松下均進入LED照明領域，推出燈泡式LED燈，如松下產(chǎn)品EVERLEDS,雖然售價較高，但使用壽命長，節(jié)能效果明顯。輸入功率為4W的產(chǎn)品(亮度相當于40W的白熾燈)光效高達85.0lm/W,輸入功率為6.9W的產(chǎn)品(亮度相當于60W的白熾燈)光效高達82.6lm/W.隨著各大照明廠商進入LED照明領域及半導體照明產(chǎn)品的發(fā)展，LED照明普及化指日可待。

LED路燈照明方面，LED路燈在光效、壽命和節(jié)能等方面與傳統(tǒng)用燈相比具有很大的優(yōu)勢，LED燈發(fā)光亮度比日光燈高30%~50%,能耗為日光燈的50%,為白熾燈的10%.以98W的LED路燈為例，照明效果相當于250W高壓納燈，壽命達5萬小時，是高壓汞燈的十幾倍。1個中等城市，若有30萬盞路燈，如全部采用LED路燈，每年可節(jié)省用電3億千瓦時，相當于節(jié)約標準煤10萬多噸。按照目前的發(fā)展趨勢，2008年全球路燈市場1.81億盞，年增5%~6%,我國道路照明2009年約為2800萬盞，年增及更換路燈將達300萬~400萬盞，而目前LED路燈的占有率還不到0.5%,未來發(fā)展空間巨大。隨著國家擴大內(nèi)需和城市化建設的加強，對照明產(chǎn)品的需求也會持續(xù)擴大，這將為半導體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供動力“引擎”,各種半導體照明示范工程，如“十城萬盞”試點示范應用工程以及各種半導體景觀照明示范工程，也將為半導體照明產(chǎn)業(yè)提供良好的發(fā)展機遇。

另外，由于LED具有高能效、長壽命、綠色環(huán)保、快速啟動等特點，應用潛力還有待開發(fā)。例如，基于白光LED快速啟動的物理機制，室內(nèi)照明的白光LED光源可用于可見光無線通信技術(VLC技術)。由于白光LED響應速度能高達幾個納秒(ns)，可實現(xiàn)超高速、寬帶數(shù)據(jù)傳輸，可作為通信基站進行室內(nèi)信息無線傳輸，被認為是一項很有發(fā)展前景的新興技術，受到人們的高度重視，已成為當前光無線通信領域的研究熱點之一。半導體照明的技術鏈包括LED芯片、驅(qū)動電源模塊、熱能管理系統(tǒng)、投放光學裝置等四部分，體現(xiàn)了多學科交叉，多技術融合的特點，也具有巨大的研發(fā)和創(chuàng)新空間。

盡管半導體照明產(chǎn)業(yè)有巨大的發(fā)展空間，但未來仍將是機遇與挑戰(zhàn)并存。目前LED光效還有待進一步提高，特別是存在高驅(qū)動電流下LED“量子效率下降”(Efficiency Droop)的問題，嚴重制約了高功率LED照明應用，成為發(fā)展高效、功率照明技術的關鍵瓶頸，因此弄清“量子效率下降”的物理機制進而從技術上加以克服，對進一步發(fā)展高功率LED照明技術將具有里程碑意義。除此之外，節(jié)能熒光燈與半導體照明將是當前節(jié)能照明的兩大主流技術，除了節(jié)能燈含汞的污染因素外，兩者具有一定的互補性，也將在競爭中各自求發(fā)展，如何領跑競爭是半導體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要思考的問題。