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SSL固态照明基础知识介绍Topy20May2009LED发展简介1962年,GE、Monsanto、IBM的联合实验室开发出了发红光的磷砷化镓（GaAsP）半导体化合物，从此可见光发光二极管步入商业化发展进程。80年代早期的重大技术突破是开发出了AlGaAsLED，它能以每瓦10流明的发光效率发出红光。这一技术进步使LED能够应用于室外信息发布以及汽车高位刹车灯(CHMSL)设备。1990年，业界又开发出了能够提供相当于最好的红色器件性能的AlInGaP技术，这比当时标准的GaAsP器件性能要高出10倍。1993年，日本科学家中村修二在GaN基片上研制出了第一只蓝色发光二极管，由此引发了对GaN基LED研究和开发的热潮。20世纪90年代后期，研制出通过蓝光激发YAG荧光粉产生白光的LED，但色泽不均匀，使用寿命短，价格高。随着技术的不断进步，近年来白光LED的发展相当迅速，白光LED的发光效率已经达到38lm/W，实验室研究成果可以达到70lm/W，大大超过白炽灯，向荧光灯逼近。LED发展简介半导体照明的发展非常迅速。统计表明，自上世纪60年代诞生以来，每隔十年，LED成本下降十倍而发光效率提高十倍。2006年，日本日亚化学（Nichia）实现了150Lm/W的发光效率，比美国光电工业发展协会（OIDA）设定的目标提早了6年。而几年前市场憧憬2010年才能商业化的瓦级单灯，在2006年就已进入商用，目前已相当普及。蓝光LED到20世纪90年代早期，采用铟铝磷化镓生产出了桔红、橙、黄和绿光的LED。在很长的一段时间内都无法提供发射蓝光的LED第一个有历史意义的蓝光LED也出现在90年代早期（日亚公司1993宣布，中村修二博士发明），再一次利用金钢砂—早期的半导体光源的障碍物。依当今的技术标准去衡量，它与俄国以前的黄光LED一样光源暗淡。90年代中期，出现了超亮度的氮化镓（GaN)LED。当前制造蓝光LED的晶体外延材料是氮化铟镓(InGaN)。氮化铟镓LED可以产生五倍于氮化镓LED的光强。超亮度蓝光芯片是白光LED的核心，在这个发光芯片上抹上荧光磷，然后荧光磷通过吸收来自芯片上的蓝色光源再转化为白光，利用这种技术可制造出任何可见颜色的光。近期开发的LED不仅能发射出纯紫外光而且能发射出真实的“黑色”紫外光LED的发展不单纯是它的颜色还有它的亮度，像计算机一样，遵守摩尔定律的发展，即每隔18个月它的亮度就会增加一倍，曾经暗淡的发光二极管现在真正预示着LED新时代的来临。照明用LED高亮度白光白光LED基本上有两种方式:多晶片型，将红绿蓝三种LED封装在一起，同时使其发光而产生白光.单晶片型。是把蓝光或者紫光、紫外光的LED作为光源，在配合使用荧光粉发出白光。进一步分成两类:1、是发光源使用蓝光LED，以460nm波长的蓝光晶粒涂上一层YAG萤光物质。便可得出所需的白光（日亚专利）。2、是使用近紫外和紫外光，丰田合成(ToyodaGosei)与东芝所共同开发的白光LED，是采用紫外光LED与萤光体组合的方式。其发光效率却仍低于蓝光LED与萤光体组合的方式，至于价格与产品寿命，两者差距不大。在过去，只有蓝光LED使用GaN做为基板材料，但是现在从绿光领域到近紫外光领用的LED，也都开始使用GaN化合物做为材料了。并且伴随着白光LED应用的扩大，市场对其效能的期待也逐渐增加。从单纯的角度来看，高效率的追求一直都是被市场与业者所期待的。SSL-LED发展介绍白光LED产业链介绍白光LED产业链介绍–衬底衬底材料是LED照明的基础，也是外延生长的基础。能够用于GaN的衬底材料主要有蓝宝石（Al2O3）、SiC、Si只有前两种得到了较大规模的商业化应用，且能够提供产品的企业极少。一直以来，日本日亚公司垄断了大部分蓝宝石衬底的供应，而美国Cree公司则是唯一能够提供商用SiC衬底的企业。用Si作为衬底生长GaN基LED是业界寄予厚望的一个技术路径，但因为存在材料失配引起龟裂、发光效率低、工作电压高、可靠性差等诸多难以克服的困难，一直没有得到真正的商业化。蓝宝石是目前主流的衬底材料，但其硬度很高（仅次于金刚石），加工过程中钻取、切割、研磨的工艺难度大、效率很低，且因蓝宝石衬底片要求表面光洁度在纳米级以上，研磨尤其困难白光LED产业链介绍–外延片外延片生长主要依靠生长工艺和设备。制造外延片的主流方法是采用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）。以往欧美厂商主要包括：德国Aixtron英国ThomasSwan美国VeecoEmcore日本日亚化学丰田合成（ToyodaGosei）日本酸素（Sanso）白光LED产业链介绍–芯片芯片制造的难度仅次于材料制备，同属于技术和资本密集型产业，进入壁垒仍然很高。其技术上的难题主要包括提高外量子效率、降低结温和有效散热。目前核心技术同样也掌握在大企业手中，如美国HP、Cree、德国Osram等。白光LED产业链介绍–封装封装技术经历了整整40年的快速发展已经非常成熟。出于对散热、白光、二次光学等技术指标的要求，食人鱼、PowerTOP、大尺寸、多芯片、UV白光等形式的封装结构应运而生。用于封装的焊线机、分选机的价格大幅下降（当前自动焊线机从几十万元降至十几万元，低档的手动焊线机甚至已降至几千元）。此外，为LED封装的各种配套（如环氧树脂、金丝、支架、荧光粉等）产品的价格也已不高白光LED产业链介绍–应用产品LED应用主要指灯具制造和控制系统，技术更多地体现在系统设计、结构设计、散热处理以及二、三次光学设计，但与中上游产业相比，基本不存在技术难度。LED重点企业介绍–日亚日亚化工是GaN系的开拓者，在LED和激光领域居世界首位。在蓝色、白色LED市场遥遥领先于其他同类企业。它以蓝色LED的开发而闻名于全球，与此同时，它又是以荧光粉为主要产品的规模最大的精细化工厂商。在该公司LED的生产当中，70%是白色LED，主要有单色芯片型和RGB三色型两大类型。此外，该公司是世界上唯一一家可以同时量产蓝色LED和紫外线LED两种产品的厂商。以此为基础，日亚化工不断开发出新产品，特别是在SMD(表面封装)型的高能LED方面，新品层出不穷。日亚以销售LED封装产品为主，并不对外销售外延或芯片产品，并通过对蓝光和白光LED专利的垄断来建构进入障碍，几乎垄断整个可携式产品的白光LED市场，并获取巨大利润。以蓝色、白色LED市场的扩大为起爆剂，日亚化工的总销售额也呈现出逐年上升的势头，由1996年的290亿日元增长到2006年的2000亿日元。这期间，荧光粉的销售额每年基本稳定在300亿日元左右。2006年全球LED市场约为7335亿日元，因此，日亚化工占据了约27.3%的全球市场份额。LED重点企业介绍–日亚LED重点企业介绍–丰田合成丰田合成(株)丰田合成在近年来的发展速度也相当快。1998年，其销售额为63亿日元，但到2006年，已增长至276亿日元。在应用方面，手机占了72%，此外应用较多的还有液晶背光、按键、背面液晶背光(3in1)等，信号设备、大型显示屏等方面的应用也比较多。此外，汽车导航系统和电脑专用液晶控制器、TV专用大型液晶的背光等也是丰田化合的目标市场。照明应用方面的设计开发也正在紧锣密鼓之中。丰田化合的生产据点除了爱知县平和町的工厂以外，还在佐贺县武雄市建立了生产蓝色LED等GaNLED的第二个生产据点，其设备投资总额达156亿日元，届时两个工厂的总生产能力可达到月产4.2亿个，其目标是2008年LED的销售额达到1200亿日元。LED重点企业介绍–CreeCree公司建于1987年，位于美国加利福尼亚洲。主要从事SiC，GaN和Si衬底的开发，是美国宽禁带材料和器件的领导者，也是生产GaN材料的最大公司之一。最突出的还是他们对蓝光LED方面的贡献，公司在SiC衬底上生长GaN外延片制作蓝光上拥有专利。公司的产品包括绿光、蓝光和紫外光LEDs，近紫外激光、射频和微波半导体设备，电源转换设备和半导体集成芯片。这些产品的目标应用包括固态照明、光学存储、无线基础和电路转换等。公司的大部分利润来自于LED产品和SiC、GaN材料的生产，产品销往北美、欧洲和亚洲。LED重点企业介绍–LumiledsLumileds的前身是40年前惠普公司的光电子事业部.。1999年惠普公司一分为二，她的光电子事业部被安捷伦技术公司收购。同年11月，巨大的市场潜力促使安捷伦和飞利浦组成了Lumileds公司。该公司的Luxeon功率光源专利技术率先把传统照明的亮度与LED的小巧体积、超长寿命及其它优势结合了起来。Lumileds每年LED的产量达十亿只，并提供核心LED材料和LED封装。Lumileds照明是世界著名的LED生产商，在包括自动照明、计算机显示、液晶电视、信号灯及通用照明在内的固态照明应用领域中居领先地位。公司也提供核心LED材料和LED封装产品，每年LEDs的产品达数十亿只，是世界上最亮的红光、琥珀光、蓝光、绿光和白光LED生产商。公司总部在加利福尼亚州的圣荷塞。飞利浦电子又收购了LED照明系统供应商ColorKinetics，此举帮助这家荷兰电子巨头完成覆盖整个固态照明系统价值链的布局。LED重点企业介绍–LuminationGELcore是GE照明与EMCORE公司的合资公司，创建于1999年1月，总部位于美国新泽西州。2007年2月，GELcore改名Lumination，公司致力于高亮度LED产品的研发和生产。通过把GE先进的照明技术、品牌优势和全球渠道与EMCORE权威的半导体技术相结合，GELcore已经在转变人们对照明的认识过程中扮演了重要的角色。GELcore几乎涉足所有GaNLED相关产品，现有的产品包括大功率LED交通信号灯、大型景观灯、其他建筑、消费和特殊照明应用等。LED重点企业介绍–OSRAMOSRAM是全世界最大的两个照明生厂商之一。建于1919年，最大的股东为SiemensAG，总部位于慕尼黑，在全世界拥有超过36,000的员工。OSRAM商标早在1906年注册，到目前为止是世界公认的历史最悠久的商标名称之一。Osram拥有有别于日亚（蓝光+YAG荧光粉）的蓝光+TGA荧光粉白光专利技术，开发出采用SiC衬底的GaN型光电器件。采用蓝光LED芯片和黄荧光粉组合产生白光LED，在大尺寸LCD背光源、白光照明和车用LED产品上具有优势。Osram主要的经营领域在欧洲市场及汽车用白光LED市场，与日亚化学有明显市场区隔。LED产业链重点企业介绍LED测试要求介绍—命名法IESRP-16NomenclatureandDefinitions-AddendumA:SSLDefinitionIECSC34A-TS62504-TermsandDefinitionsforLEDsandLEDModulesinGeneralLighting-SomeinconsistenciesbeingaddressedLED测试要求介绍—光度测量PhotometryIESNALM-79ElectricalandPhotometricMeasurementsofSSLProductsIESNALM-80ApprovedMethodforMeasuringLumenMaintenanceofLEDLightSourceCIETC2-45CIE127-2007MeasurementofLEDsCIETC2-46CIE/ISOLEDintensitymeasurementsCIETC2-50OpticalpropertiesofLEDarrays(远方参与编写)CIETC2-58LuminanceandradianceofLEDs（远方参与编写）LED测试要求介绍—ColorANSIC78.377-2008ChromaticityofSSLProductsCIETC1-62177-2007ColourrenderingofwhiteLEDlightsourcesCIETC1-69ColorQalityScale(ne