中心議題：

• LED與傳統光源的對比的優勢
• LED的應用技術難題

解決方案：

• LED芯片製程問題
• LED封裝與散熱

能源危機、wenshixiaoyingyijishengtaihuanjingderiyiehuashiketixingzherenmen，diqiuyijingpibeibukan
，gaibianrenmendenengyuanhuoqufangshiyijitigaonengyuanliyonglvyijingchengweidangqianshirendegongshi。

由於在世界電力的使用結構中
，照明用電約占總用電量的19％；英國布賴恩•愛德華茲在其編寫的《可持續性建築》中指出，在英國消耗的全部能源當中
，大約有一半與建築有關
，而建築的人工照明耗能則占其建築耗能總量的15％～50％；在我國照明用電約占全國總用電量的12％，而且我國每年的照明用電增速（保守估計）大約為5％。從(cong)上(shang)麵(mian)的(de)數(shu)據(ju)我(wo)們(men)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)
，雖(sui)然(ran)因(yin)各(ge)國(guo)經(jing)濟(ji)發(fa)展(zhan)的(de)水(shui)平(ping)不(bu)同(tong)，照(zhao)明(ming)用(yong)電(dian)所(suo)占(zhan)比(bi)重(zhong)也(ye)有(you)所(suo)差(cha)別(bie)


，但(dan)是(shi)照(zhao)明(ming)耗(hao)能(neng)已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)了(le)各(ge)國(guo)能(neng)源(yuan)消(xiao)費(fei)的(de)重(zhong)要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)。照(zhao)明(ming)節(jie)能(neng)問(wen)題(ti)也(ye)就(jiu)成(cheng)了(le)各(ge)國(guo)政(zheng)府(fu)及(ji)專(zhuan)業(ye)人(ren)員(yuan)必(bi)須(xu)麵(mian)對(dui)的(de)棘(ji)手(shou)問(wen)題(ti)。

新型高效光源，特別是白色光源（適用於一般照明）defazhanduiyudafudujiangdizhaomingyongdianliangjuyouhenzhongyaodezuoyong
，yinweitakeyijiangdidiannengxiaohaozengchangsudu，jinerjianshaoxinzengdianwangrongliangdefeiyong，jiangdinengyuanxiaohaoyijijianshaoxiangdaqizhongpaifangdewenshiqitijiqitawuranwu。LED，特別是白色光LED
，因(yin)其(qi)與(yu)傳(chuan)統(tong)光(guang)源(yuan)相(xiang)比(bi)所(suo)具(ju)有(you)的(de)理(li)論(lun)以(yi)及(ji)現(xian)實(shi)的(de)優(you)越(yue)性(xing)，受(shou)到(dao)廣(guang)大(da)專(zhuan)業(ye)人(ren)士(shi)的(de)青(qing)睞(lai)。它(ta)的(de)出(chu)現(xian)也(ye)為(wei)照(zhao)明(ming)界(jie)開(kai)拓(tuo)出(chu)了(le)一(yi)個(ge)全(quan)新(xin)的(de)技(ji)術(shu)領(ling)域(yu)
，並(bing)為(wei)照(zhao)明(ming)節(jie)能(neng)設(she)計(ji)提(ti)供(gong)了(le)更(geng)多(duo)的(de)選(xuan)擇(ze)。

LED的優勢

正如上文所述
，作為一種冷光源，LED具有很多傳統光源所不能比擬的優勢。

（1）不需要充氣，不需要玻璃外殼
，抗衝擊性好，抗震性好
，不易破碎
，便於運輸。

（2）燈源單元較小，使得布燈更為靈活，而且能夠更好地實現夜景照明中“隻見燈光不見光源”的效果。

（3）能夠較好地控製發光光譜組成，從而能夠很好地用於博物館以及展覽館中的局部或重點照明。

（4）理論上具有與傳統光源相比更高的發光效率，理論上LED的發光效率大於200lm/W，從而具有相當巨大的節能潛力。

（5）壽命更長
，實驗室壽命可達100,000h，且光源可以頻繁地亮滅，而不會影響其壽命，並且啟動速度非常快。

（6）可以通過控製半導體發光層半導體材料的禁止帶幅的大小，從而發出各種顏色的光線

，且彩度更高。

（7）光源中不添加汞，有利於保護環境。

（8）LED發光具有很強的方向性，從而可以更好地控製光線，提高係統的照明效率。比如，Chipschipalkatti在美國光電產業發展協會（OIDA）舉辦的半導體照明研討會上發表的《LEDSystemsforLighting：WheretheRubberHitstheRoad》指出：盡管15Ｗ熒光燈的發光效能大約為60lｍ/Ｗ，但是經過燈具的折減就變為了35lm/Ｗ，如果再考慮照射到目標區域以外的光線，則隻有30lm/Ｗ。而半導體光源在這些環節上的折減則會少很多。

（9）使用低壓直流電，具有負載小、幹擾弱的優點。

與傳統光源相比，LED特別是白光LED在(zai)一(yi)般(ban)照(zhao)明(ming)領(ling)域(yu)中(zhong)的(de)優(you)勢(shi)和(he)節(jie)能(neng)潛(qian)力(li)
，使(shi)它(ta)日(ri)益(yi)受(shou)到(dao)政(zheng)府(fu)部(bu)門(men)及(ji)相(xiang)關(guan)專(zhuan)業(ye)人(ren)員(yuan)的(de)關(guan)注(zhu)
，也(ye)成(cheng)為(wei)了(le)當(dang)前(qian)半(ban)導(dao)體(ti)研(yan)究(jiu)領(ling)域(yu)以(yi)及(ji)照(zhao)明(ming)產(chan)業(ye)中(zhong)的(de)熱(re)點(dian)。

繼美國發起了Solid-StateLighting(SSL)R&DPor-tfolio以支持本國的LED研究
、開發項目後
，歐洲、韓國、ribenyedoufenfenzhidinglezhengfuzizhudeyanjiujihuayizhichibandaotizhaomingchanyedexunsufazhan。zhengshizaigeguozhengfudezhichiyijijudadeshichangqianliyindaoxia
，gedazhaomingqiyeyefenfentourujudadecailiheyanjiuliliang
，yiqizaizhegexinxingshichangshanghuodexianji。

也正是由於這種競爭

，才促使半導體照明業取得了迅猛發展和突破：Cree公司開發出發光效能為74lm/Ｗ的白色LED，LaminaCeramics公司也封裝出額定光通為120lm的當前最緊湊的RGB型LED光源等一係列技術上的突破向我們預示著一個新的照明時代的到來。[page]

但(dan)是(shi)作(zuo)為(wei)一(yi)個(ge)新(xin)興(xing)的(de)技(ji)術(shu)領(ling)域(yu)，半(ban)導(dao)體(ti)照(zhao)明(ming)行(xing)業(ye)還(hai)處(chu)於(yu)一(yi)個(ge)快(kuai)速(su)發(fa)展(zhan)階(jie)段(duan)，科(ke)技(ji)進(jin)步(bu)令(ling)我(wo)們(men)感(gan)到(dao)欣(xin)喜(xi)
，但(dan)是(shi)我(wo)們(men)還(hai)要(yao)意(yi)識(shi)到(dao)無(wu)論(lun)是(shi)技(ji)術(shu)環(huan)節(jie)還(hai)是(shi)行(xing)業(ye)的(de)規(gui)章(zhang)製(zhi)度(du)，與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)光(guang)源(yuan)相(xiang)比(bi)
，都(dou)還(hai)不(bu)成(cheng)熟(shu)不(bu)健(jian)全(quan)。要(yao)真(zhen)正(zheng)實(shi)現(xian)用(yong)LED代替傳統光源還有一段很長的路要走，還有很多技術難題需要解決。

LED技術難題

理論上LED的發光效能可以高達200lm/Ｗ以上，而現有的白光LED則隻有70lm/Ｗ左右，與節能型熒光燈相比還有一定差距；而且其價格與傳統光源相比也有很大的劣勢。

因此如何盡快把LEDdeyoushizhenzhengfahuichulaiyejiuchengweixianzaixiangguancongyerenyuansuobixuyaomianduidejishunanti。eryaozhenzhengkaituochuyigequanxindebandaotizhaomingshidai，womenhaiyaocongyixiajigefangmiannuligongkejishunantiyijijinyibuguifanbandaotizhaomingshichang。

1、LED芯片

芯片是LED的核心
，它的內部量子效率的高低直接影響到LED的發光效能，非輻射複合率則決定著芯片產熱的大小。可以說隻有製造出具有良好質量的LED芯片
，才可能有性能優越的LED光源。

為wei了le能neng夠gou盡jin量liang提ti高gao內nei部bu量liang子zi效xiao率lv以yi及ji減jian少shao無wu輻fu射she複fu合he率lv，主zhu要yao從cong兩liang個ge方fang麵mian來lai改gai善shan芯xin片pian質zhi量liang，也ye就jiu是shi選xuan擇ze合he理li的de芯xin片pian結jie構gou和he控kong製zhi芯xin片pian的de缺que陷xian密mi度du。

LED芯片的結構有單異質結構

、雙異質結構以及量子阱結構等
，它對發光效率具有很大的影響。目前使用最為廣泛且最有效率的芯片結構為多量子阱結構（Multi-QuantumWellStructure）。

對於LED而言，外延片與襯底的晶格常數以及熱漲係數是否匹配、外延片製備工藝等都會直接影響晶格的缺陷密度。這些缺陷可能在某些條件下，特別是對於Ⅲ－dandefaguangkenengyouli

，danshijiudabufenqingkuangeryan，yinweizhexiequexiandecunzai，huisuoduanxinpiandelianxugongzuoshouming，jianshaozailiuzimidujinerjiangdifaguangshuchu，yijikenengchengweiwufushefuhezhongxin。
因此如何選擇合理的芯片結構
，了解晶格缺陷對LED芯片發光的影響機理從而更好地控製不利缺陷的產生，也就成為了當前我們所必須麵對的重要課題之一。

2、封裝與散熱

LED的封裝必須要處理好：應該盡量減少光線在LED內部全反射


，增加襯底基板反射率，從而使盡量多的光線能夠透射出來，提高LED的外部量子效率，也就是增加LED的發光效能。現有技術包括襯底剝離技術（Lift-off）、Flip-Chip技術等。
還應該選擇新型的封裝材料
，以減少因為紫外線照射而引起的封裝材料發黃等帶來的顏色變化。

LED的散熱問題是影響LED驅動電流提升的一個重要因素。根據下列公式：
ＴJ＝TA+PD（θJ-P+θP-A）=TA+PDθJ-A
其中
，ＴJ——ｐ－ｎ結處的溫度；
TA——環境溫度；
PD——耗散功率；
θJ-P——結點與陰極插頭之間的熱阻
；
θP-A——陰極插頭與空氣之間的熱阻
；

LED芯片結點處的溫度TA直接影響到LED的壽命，因此LED的散熱能力強弱就限製了LED功率的大小
，以及安裝使用環境的溫度。

3、白光LED

如何能製備出具有高顯色性
、高發光效能的白光LED，是LED能夠在一般照明中廣泛使用的一個前提。對於白光LED而言，發光效能、顯色性以及成本都決定著它在照明市場中的競爭力。當前製備白光LED的方法可以分為三種：紅
、綠、藍（RGB）多芯片組合白光技術，單芯片加熒光粉合成白光技術以及MOCVA直接生長多有源區的白光LED技術。

幾種技術相比而言

，除了正在處於研究探索階段的MOCVA直接生長多有源區的白光LED技術外，雖然RGB型LED具有發光效能高


、顯色性好等優點
，但是三種芯片性能的不同
，使得它們因驅動電流或溫度等因素的影響而發生色漂移，影響照明穩定性。

而對於單芯片加熒光粉合成白光技術，又分為了藍光芯片與黃光熒光粉型LED和紫外線LED加RGB熒光粉LED。藍黃光LED缺失紅光部分
，因而有很難發出具有高顯色性白光（R85），同時還會產生Halo效應（有方向性的LED出光和熒光粉的散射光角分布不一樣）等缺陷；而紫外線LED加RGB熒光粉LED則克服了這些不足，成為了當前性能較好的一種白光LED。

LED以(yi)其(qi)巨(ju)大(da)的(de)節(jie)能(neng)潛(qian)力(li)以(yi)及(ji)良(liang)好(hao)的(de)照(zhao)明(ming)性(xing)能(neng)為(wei)我(wo)們(men)打(da)開(kai)了(le)一(yi)個(ge)全(quan)新(xin)的(de)技(ji)術(shu)領(ling)域(yu)。但(dan)是(shi)它(ta)也(ye)麵(mian)臨(lin)著(zhe)上(shang)文(wen)所(suo)提(ti)出(chu)的(de)諸(zhu)多(duo)技(ji)術(shu)和(he)製(zhi)度(du)上(shang)的(de)障(zhang)礙(ai)，使(shi)得(de)LED產品的價格仍然非常的昂貴，性能容易受到外部環境條件的影響
，而且由於對晶體性能的研究仍然未完全成熟，製約著LED的進一步推廣。當然這一切都不能阻止一個全新照明時代的到來
，LED是屬於21世紀的綠色光源。但它可能更多地屬於未來，正如美國能源部2002年編寫的《LightEmittingDiodes（LEDs）forGeneralIllumination》中預期的
，LED要到2012年左右才能夠在照明中取代熒光燈。

在我們的照明設計過程中，我們應該以一種理性的態度去看待LED的應用，應該在真正了解LED性能前提下
，根據環境的條件
，合理地選擇使用LED，才能真正創造出一個節能而優質的照明光環境。