半导体照明的介绍

半导体照明是一种采用发光二极管（LED）作为光源的照明装置，广泛应用于装饰灯、城市景观照明、交通信号灯、大屏幕显示、仪器仪表指示灯、汽车用灯、手机及PDA背光源、电脑及普通照明等领域。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它是半导体制成的光电器件，可将电能转换为光能。半导体照明相同亮度的能耗仅为普通白炽灯的十分之一，而寿命却为其100倍，被誉为“21世纪新固体光源时代的革命性技术”。

半导体照明产品的构成及其发光原理

与白炽灯和节能灯不同的是，半导体照明采用电场发光。它的基本结构是将一块电致发光的半导体材料置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用。发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。LED因使用材料的不同，其二极管内电子、空穴所占能级也有所不同，能级差的不同使载流子复合时产生的光子的能量不同，从而形成不同波长的光。

由于半导体照明能把电能直接转换为光能，因此从理论上可以产生较高的光效。近几年来， LED的光效提高很快。在1998年，白光LED的光效只有5 lm/W，但在2000年时，白光LED的光效已达25 lm/W，这一指标与卤钨灯相近。2008年7月22日，位于加州的欧司朗公司在开发高亮度、高效率LED上取得了新的突破，在350 mA的标准条件下，亮度的峰值达到155 lm，效率达到136 lm/W。2009年，世界LED巨头Cree、Nichia新近宣布LED的发光效率实验值分别是161 lm/W@350 mA、145 lm/W@350 mA，这些结果都已经大大超过了现有照明灯具的光效。当然，上述这些都是在实验室取得的，在实际应用中，由于受散热性等多方面的影响，LED的光效仅只有几十lm/W。不过以当前LED技术的发展速度，相信LED光效的瓶颈会得到突破，从而真正实现LED照明的广泛应用。

半导体照明产品的分类

LED常见分类主要有以下五种方式：

(1) 按发光管发光颜色：可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管不适合做指示灯用。目前，为了提高LED的发光效率，推动LED在通用照明领域的应用，用红、绿、蓝三基色或其他途径合成白光LED成为该领域的研究热点。

(2) 按发光管出光面特征：可分为圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为Φ2 mm、Φ4.4 mm、Φ5 mm、Φ8 mm、Φ10 mm及Φ20 mm等。由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。

(3) 按照发光强度角分布图，可分为以下三类：

高指向性：一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。

标准型：通常作指示灯用，其半值角为20°～45°。

散射型：这是视角较大的指示灯，半值角为45°～90°或更大，散射剂的量较大。

(4) 按发光二极管的结构：可分为全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。

(5) 按发光强度和工作电流：按发光强度可分为普通亮度的LED（发光强度小于10 mcd）、高亮度的LED（发光强度介于10～100 mcd之间）和超高亮度的LED（发光强度大于100 mcd）；按照工作电流，可分为一般LED和低电流LED，其中一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2 mA以下（亮度与普通发光管相同）。

半导体照明产品的特点

在当前全球能源短缺的形势下，节约能源是我们正面临的重要问题。LED被称为第四代照明光源或绿色光源，它的节能、环保、寿命长等特点，正是其不断受到世界各国推崇的重要原因：

(1) 寿命长：光通量衰减到70%的标准寿命是10万小时，一个LED灯在理想情况下可以使用50年。

(2) 色彩丰富：LED已经实现了多个波长的单基色，有红、琥珀黄、黄、绿、蓝等，基本满足了应用领域对LED色彩的要求，随着更多新材料的开发，还会实现更多的基色及至全彩色。

(3) 稳定可靠：没有钨丝、玻壳等容易损坏的部件，非正常报废率很小。在LED的寿命期内，LED一般都能稳定地工作，维护工作量较小。

(4) 电气安全性高：LED一般工作在低电压（6-24 V）、小电流（10-20 mA）环境下，属弱电级工作器件，有较好的电气安全性能。

(5) 节能环保效率高：光谱几乎全部集中于可见光频率，效率可以达到50%以上，而光效相近的白炽灯可见光效率仅为10%-20%。而且LED灯不存在有害金属汞污染等问题，符合社会发展趋势。

(6) 应用灵活性好：LED可进行低压供电，也可用110 V/220 V电源供电，加上单粒LED的体积小（芯片更小，只用3-5 mm2），可以平面封装，易开发成轻薄短小的产品，做成点、线、面各种形式的具体应用产品。

(7) 受控制能力强：现有的技术已经可以实现LED的亮度、灰度、动态显示、分布控制等，是其它发光装置无可比拟的。

(8) 抗震性能优越：LED的坚固、耐震、耐冲击性能都超过了目前所有其它类型的电光源产品。

(9) 响应速度快：LED的响应速度在毫秒级，可以有效地应用于显示屏、汽车刹车灯、相机闪光灯等领域。

(10) 显色性能良好：白色LED目前的显色指数Ra达到了70以上，色温范围从3600 K到11000 K不等（随荧光粉不同而变），而且已经获得了实验室提高的方案。

此外，LED还具有亮度高、无干扰、方向性好等特点。

易车讯 1月17日，工业和信息化部、教育部、科学技术部、中国人民银行、中国银行保险监督管理委员会、国家能源局六部门发布《关于推动能源电子产业发展的指导意见》。

“意见”提出，到2025年，产业技术创新取得突破，产业基础高级化、产业链现代化水平明显提高，产业生态体系基本建立。高端产品供给能力大幅提升，技术融合应用加快推进。能源电子产业有效支撑新能源大规模应用，成为推动能源革命的重要力量。

到2030年，能源电子产业综合实力持续提升，形成与国内外新能源需求相适应的产业规模。产业集群和生态体系不断完善，5G/6G、先进计算、人工智能、工业互联网等新一代信息技术在能源领域广泛应用，培育形成若干具有国际领先水平的能源电子企业，学科建设和人才培养体系健全。能源电子产业成为推动实现碳达峰碳中和的关键力量。

其中提出，加强新型储能电池产业化技术攻关，推进先进储能技术及产品规模化应用。研究突破超长寿命高安全性电池体系、大规模大容量高效储能、交通工具移动储能等关键技术，加快研发固态电池、钠离子电池、氢储能/燃料电池等新型电池。推广智能化生产工艺与装备、先进集成及制造技术、性能测试和评估技术。提高锂、镍、钴、铂等关键资源保障能力，加强替代材料的开发应用。推广基于优势互补功率型和能量型电化学储能技术的混合储能系统。支持建立锂电等全生命周期溯源管理平台，开展电池碳足迹核算标准与方法研究，探索建立电池产品碳排放管理体系。

开发安全经济的新型储能电池

加强新型储能电池产业化技术攻关，推进先进储能技术及产品规模化应用。研究突破超长寿命高安全性电池体系、大规模大容量高效储能、交通工具移动储能等关键技术，加快研发固态电池、钠离子电池、氢储能/燃料电池等新型电池。推广智能化生产工艺与装备、先进集成及制造技术、性能测试和评估技术。提高锂、镍、钴、铂等关键资源保障能力，加强替代材料的开发应用。推广基于优势互补功率型和能量型电化学储能技术的混合储能系统。支持建立锂电等全生命周期溯源管理平台，开展电池碳足迹核算标准与方法研究，探索建立电池产品碳排放管理体系。

锂离子电池。支持开发超长寿命高安全性储能锂离子电池。优化设计和制造工艺，从材料、单体、系统等多维度提升电池全生命周期安全性和经济性。推进聚合物锂离子电池、全气候电池、固态电池和快充电池等研发和应用。

锂电材料及装备。保障高性能碳酸锂、氢氧化锂和前驱体材料等供给，提升单晶高镍、磷酸铁锰锂等正极材料性能。提高石墨、锂复合负极等负极材料应用水平。加快电解液用高纯碳酸酯溶剂、高纯六氟磷酸锂溶质等产业化应用。提升高破膜高粘接性功能隔膜的性能。突破搅拌、涂覆、卷绕、分切等高效设备。

钠离子电池。聚焦电池低成本和高安全性，加强硬碳负极材料等正负极材料、电解液等主材和相关辅材的研究，开发高效模块化系统集成技术，加快钠离子电池技术突破和规模化应用。

液流电池。发展低成本、高能量密度、安全环保的全钒、铬铁、锌溴液流电池。突破液流电池能量效率、系统可靠性、全周期使用成本等制约规模化应用的瓶颈。促进质子交换膜、电极材料等关键部件产业化。

氢储能/燃料电池。加快高效制氢技术攻关，推进储氢材料、储氢容器和车载储氢系统等研发。加快氢、甲醇、天然气等高效燃料电池研发和推广应用。突破电堆、双极板、质子交换膜、催化剂、膜电极材料等燃料电池关键技术。支持制氢、储氢、燃氢等系统集成技术开发及应用。

超级电容器。加强高性能体系、高电压电解液技术、低成本隔膜及活性炭技术的研发，提高超级电容器在短时高功率输出、调频稳压、能量回收、高可靠性电源等领域的推广应用。

其他新型储能技术及产品。研发新型环保、长寿命、低成本铅炭电池，开发高导电的专用多孔炭材料。推动正负极板栅的塑铅复合化，减少用铅量，提高电池比能量。开发新型空气电池，加强金属负极保护、枝晶抑制、选择性透过膜、电池结构设计等基础研究。鼓励开发规模储能用水系新电池。推动飞轮储能、压缩空气、储热等其他新型储能技术装备研发及产业化突破。

电池系统集成、检测评价和回收利用。开发安全高效的储能集成系统，针对电芯衰减、不一致性提高精细化管理水平，增强储能系统高效温控技术，提升电池管理系统性能、可用容量及系统可用度。开发电池全自动信息化生产工艺与装备。加强储能电池多维度安全测试技术、热失控安全预警技术和评价体系的开发与应用，突破电池安全高效回收拆解、梯次利用和再生利用等技术。

储能系统智能预警安防。开发基于声、热、力、电、气多物理参数的智能安全预警技术，以及高效、清洁的消防技术。建立储能系统安全分级评估体系，发展基于运行数据驱动和先进人工智能算法的储能系统安全状态动态智能评估技术。

推动先进产品及技术示范

面向新型电力系统和数据中心、算力中心、电动机械工具、电动交通工具及充换电设施、新型基础设施等重点终端应用，开展能源电子多元化试点示范，打造一批提供光储融合系统解决方案的标杆企业。依托国家新型工业化产业示范基地等建设，培育形成一批能源电子产业集群，提升辐射带动作用。支持特色光储融合项目和平台建设，推进新技术、新产品与新模式先行先试，提升太阳能光伏发电效率和消纳利用水平。加快功率半导体器件等面向光伏发电、风力发电、电力传输、新能源汽车、轨道交通推广。提高长寿命、高效率的LED技术水平，推动新型半导体照明产品在智慧城市、智能家居等领域应用，发展绿色照明、健康照明。

加大新兴领域应用推广

采用分布式储能、“光伏+储能”等模式推动能源供应多样化，提升能源电子产品在5G基站、新能源汽车充电桩等新型基础设施领域的应用水平。面向“东数西算”等重大工程提升能源保障供给能力，建立分布式光伏集群配套储能系统，促进数据中心等可再生能源电力消费。探索开展源网荷储一体化、多能互补的智慧能源系统、智能微电网、虚拟电厂建设，开发快速实时微电网协调控制系统和多元用户友好智能供需互动技术，加快适用于智能微电网的光伏产品和储能系统等研发，满足用户个性化用电需求。

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LED用途广泛,体积小,可以组合做成各种各样的外型的灯具,基本上我们传统的光源LED都可以代替,可以调光,无频闪,容易跟目前各种智能技术融合在一起,颜色丰富,可以达到1677万种颜色,节能,是传统光源的1/10的用电量,LED理论寿命可以达到10万小时,做成灯具寿命可以达到5万小时以上,是传统光源的10倍多的寿命,不含红,紫外线等等环保优点是一般光源无法比拟的.不是Lvd可以替代的

Lvd的技术只是单一地用在公共照明,其特性不能在更多的应用范围发展,LED在电子,显示,照明,广告,装饰等等领域无处不在.LED目前的技术不断在发展,不久将来在我们的照明领域将占主导地位.

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