半导体照明21世纪的新光源

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1、半导体照明—21世纪的新光源人工照明是人类扩大自己的活动范围，摆脱黑暗的手段。自从爱迪生发明第一个碳丝灯泡至今，人类使用电能照明已有一百多年的历史，现在99%的人工照明光源都是使用电力驱动的。随着科学技术的进步与发展，人们从第一代电能照明光源—白炽灯，逐渐研发生产了荧光灯和高强度气体放电灯，使得照明光源的发光效率不断提高，使用寿命不断增长。然而现在广泛使用的传统照明光源所存在的问题却不断地困扰着人们。白炽灯是最早使用的电能照明光源，它色温低、色谱宽、显色性好，是人们至今不愿意抛弃它的最重要原因，

2、但是白炽灯发光效率低、寿命短、能耗高，与现代人们高效、节能的生活理念格格不入，极大地限制了它的使用。欧盟委员会规定在2009至2012年逐步从市场上淘汰供家庭、工业部门和公共场所使用的白炽灯等其他高能耗照明设备，在我国，国家发改委也启动《中国逐步淘汰白炽灯、加快推广节能灯行动计划》的编制工作，白炽灯退出市场指日可待。荧光灯可以说是第二代电光源，它是由放电产生的紫外辐射激发荧光粉而发光的放电灯，具有高于白炽灯许多倍的光效，一般整灯光效可达60—80lm/W，寿命也可超过5000小时。早期的荧光灯驱

3、动电路采用电感式镇流器，功率因数低，损耗大，荧光灯频闪严重，对人眼有害。使用电子镇流器的小功率荧光灯（30W以下），功率因数一般也只有0.5左右。如果频繁启停荧光灯，将大大地影响它的寿命。荧光灯中含有汞蒸汽，而汞进入人体很难被排除，对人危害极大，因此废旧荧光灯的处理和循环利用是一件很麻烦的事。欧洲一些国家已对每只荧光灯中汞的含量进行限制，并要求生产厂对收集和循环利用废灯管负责。我国目前尚未有明确的法规解决废旧荧光灯处理问题，垃圾填埋过程中废灯管破碎会污染地下水，对附近居民的健康造成威胁。高强度气

4、体放电灯如高低压钠灯、高压汞灯等的光效大为提高，低压钠灯光效可达200lm/W，可能是目前效率最高的光源。但是开灯时，需加热数分钟后灯的亮度才可达到最大值，预热时间长是它们的共同特点。气体放电灯的显色性极差，一般显色指数Ra小于40，因此只能用于道路照明和广场照明。气体放电灯中或多或少都加入一点汞，对环境会造成破坏。荧光灯和气体放电灯会产生一点儿紫外线，对长时间工作在灯下的人们有一些影响。传统的照明灯都由灯丝和玻璃构成，对于外界的冲击和振动很敏感，机械强度差。照明电耗约占全球总电能消耗的百分之二

5、十几，研发出更新的高效电光源一直是专家们梦寐以求的目标，随着高效、节能、环保的理念不断深入人心，美化生活环境的需求不断增长，人们把目光转向了更新型的电光源材料。自从1962年半导体发光二极管面世以来，经过40余年的发展，其制造技术可以说是突飞猛进。发光二极管的发光效率以每十年提高十倍的速度发展，现在几乎可以比肩其它任何一种电光源。美国的专家早在1999年就提出，半导体已在电子学方面完成了一场革命，第二场革命将在照明领域发生。他们预计，到2020年左右，半导体照明光源的发光效率可以达到或超过200

6、lm/W。而实验室数据显示，现在研制出来的最新的半导体晶片，光效已达160lm/W，发光二极管作为新一代电光源的前景一片光明。国际著名的照明公司如GE公司、OSRAM、PHILIPS、松下公司等纷纷与半导体发光器件行业中的佼佼者联合，投入大量的人力、物力、财力加紧大功率半导体发光器件的研发工作。在国内，投身半导体照明事业的公司如雨后春笋般地涌现，各种形式的发光二极管照明产品纷纷面世。半导体照明必然成为二十一世纪新光源，点亮五彩缤纷的世界。使用半导体照明将可以减少用于照明的全球电量的50%，即减少

7、全球总电能消耗的10%，综合衡量降低的能源消耗、材料损耗、设备容量等指标，全世界可以节支2500亿美元，并减少二氧化碳、二氧化硫等污染废气的排放3.5万亿吨。发光二极管（LightEmittingDiode）是一种半导体器件，它能将电能转化成光能，实质结构就是一个PN结，当发光二极管通过正向电流时，电子和空穴复合的过程中，能量以光的形式释放出来。半导体PN结发光为固体发光，晶片的材料不同所发出光的波长也不相同，LED的光谱宽度只有几十纳米，比较接近单色光源。不同类型的晶片可以发出红、黄、绿、蓝、

8、紫等颜色的光，但是单一晶片不可能发出连续光谱的白光，必须以其它形式合成白光。通常的做法是在一块蓝色晶片上涂复荧光粉，荧光粉受到晶片蓝色光线激励时发黄光，与晶片发出的蓝光混合而形成白光。通过改变荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度可以获得不同色温的白光。另一种方法是通过R、G、B三色光按比例混合获得白光，即在同一个封装里置入RGB三色LED晶片，同时点亮三颗晶片获得白光。通过改变红、绿、蓝三色光的比例不仅可以获得不同色温的白光，还可以尽显彩色，比普通白光LED操控更灵活。LED制造技术发展非常迅速