LED技术及产业发展趋势.docx

LED产业技术及产业发展趋势1.照明技术发展简介白炽灯、荧光灯以及高强放电灯（HID）三种光源顺次主导了20世纪的照明市场。1879年ThomasEdison发明了第一盏白炽灯功率60瓦（W）工作时间100小时转换效率接近1.4流明/瓦（lm/W）而现在60W的白炽灯工作效率已提高到15lm/W平均工作时间1000小时。1901年美国发明家PeterCooperHewitt发明了低压水银气体放电灯在此原型基础上1939年GE公司成功开发了现代荧光灯。目前荧光灯的工作效率依据种类及功率不同介于65~100lm/W之间流明（Lumen）符号为lm是光通量的SI单位光通量是描述单位时间内光源辐射产生视觉响应强弱的能力（人眼感知的光能的量度）定义为发光强度为1坎德拉（cd）的点光源在单位立体角（1球面度）内发出的光通量为1流明。或者说一个各向同性的1坎德拉光源发射的总光通量为4流明。1lm=1cdsr=1cdm2m-2。发光通量与辐射通量不同辐射通量是发光总能量的量度而发光通量则对人眼对不同波长光的敏感程度不同做了相对调整。与力学的单位比较光通量相当于压力而发光强度相当于压强。要想被照射点看起来更亮我们不仅要提高光通量而且要增大会聚的手段实际上就是减少面积这样才能得到更大的强度。人眼对不同颜色的光的感觉是不同的此感觉决定了光通量与光功率的换算关系。对于人眼最敏感的555nm的黄绿光1W=683lm即1W的功率全部转换成波长为555nm的光为683流明。这个是最大的光转换效率也是定标值因为人眼对555nm的光最敏感。由于人眼对红光不敏感对于650nm的红光1W的光仅相当于73流明。对于白色光要视情况定因为很多不同的光谱结构的光都是白色的。例如LED的白光、电视上的白光以及日光就差别很大光谱不同。电光源的发光效率是指1W的电功率能转化成多少光通量。如果全部转换成555nm的光那就是每瓦683流明。如果有一半转换成555nm的光另一半变成热量损失了那效率就是每瓦341.5流明。白炽灯能达到1W=20lm就很不错了其余的都成为热量或红外线了。。1810年英国化学家HumphryDavy向皇家学会展示两根通电木炭间的小小电弧高强放电灯就是基于该现象提出的。1964年第一盏金属卤素灯在世界展览会上展出随即高压钠灯在1965年出现。现在同样依据种类以及功率不同高强放电灯的效率介于45~150lm/W之间。1950年英国科学家发现砷化镓（GaAs）半导体材料有电致发光现象可发出红外光这导致了发光二极管（LED）的问世LED是lightemittingdiodes的缩写中文翻译为发光二极管。发光二极管是半导体二极管的一种可以把电能转化成光能。与普通二极管一样发光二极管也是由一个PN结组成具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同释放出的能量越多则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。磷砷化镓二极管发红光磷化镓二极管发绿光碳化硅二极管发黄光。。1962年通用电气先进半导体实验室发明了第一个可实际应用的可见光谱的LED。经过一系列的技术改进在六十年代晚期红光GaAsPLED商业化生产七十年代中期GaP型绿光LED开始生产而九十年代日亚化学工业株式会社（NICHA以下简称日亚）在中村修二的领导下成功开发并商业化了第一个GaN蓝光LED。组合红绿蓝三色LED或者在蓝光LED上涂覆黄色荧光粉可产生白光LED这对通用照明而言是另一个高效而且富有发展潜力的新技术。在开发白光LED的同时研发者们同时致力于提高LED技术的转换效率。目前LED的商业化器件效率已经达到76~132lm/W商业化的LED照明系统效率也达到了62lm/W超过了大部分的荧光灯及部分HID照明系统。近期Cree公司已将LED器件效率记录提高至230lm/W的确令人吃惊。图1各类光源发光效率的比较及未来发展预测（资料来源：NavigantConsultingInc）1987年柯达公司ChingW.Tang和StevenVanSlyke率先开发了有机发光二极管（OLED）有机发光二极管（oganiclightemittingdiode-OLED）技术采用有机材料来提供范围比普通LED技术更丰富的色彩。一个双层有机电致发光器件。1990年Burroughes等人以共轭高分子聚对苯乙烯（PPV）开发的高效绿光OLED在全球掀起了OLED研究的热潮聚对苯乙烯（PPV）是一种典型的