LED半導體照明的核心技術與發展趨勢

劉志航

摘 要：隨著社會經濟的飛速發展，我國城市化進程速度加快，放眼望去，各種基礎建設工程以及生產生活都離不開光源支持和作用，在教室中學習需要燈光照明，夜市中的熱鬧需要燈光給予氣氛，廣場上的游樂也需要燈光指示。為保護視力，節約能源消耗，半導體照明順勢而出，給我們的學習與生活帶來便捷與舒適，不僅起到節能環保作用，更符合科技與時俱進的時代發展軌跡。

關鍵詞：半導體照明 核心技術 大功率

中圖分類號：TM923 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）11（b）-0075-02

半導體照明技術已經逐漸深入到社會各個領域，萬家燈火之中無數人家都應用了半導體光源（LED），這種燈具的使用贏得諸多居民的青睞，同時成為社會進步的一道標志。在我國半導體研究領域中，半導體照明技術研究起步較晚，但是很多企業集團及研究機構后來居上，在實驗中取得突出的核心技術研究成果。以下就針對半導體照明的相關核心技術內容進行簡要分析。

1 半導體照明技術發展現狀

近年來，半導體照明技術橫空出世，其在照明上節能環保、長壽命的優越性遠遠超過其他一般照明技術，因此成為國內外爭相搶先研發的科研項目。在以前，人們一般應用白熾燈，隨著技術的發展，每個角落涉及的照明光源都開始采用LED節能燈。可見，半導體照明技術的應用已經深入到生活之中。根據資料，國外，跨國照明公司LuminIeds、GE、Osram等加強照明與半導體光電產業的重組兼并，競相角逐研發LED照明新技術、新產品，并且在最近幾年推出了各種型號的大功率LED燈，使半導體照明市場呈現欣欣向榮氣象。國內，也有方大集團等大型企業致力創新半導體照明核心技術，不斷探索LED燈高效大功率的實現方向，以便提升國內半導體照明行業的自主研究能力。

2 半導體照明的核心技術及情況分析

2.1 光源集成組合模組

光源集成組合模組是利用眾多單管LED進行二次重組，統一固定以得到功率更大、照明效果更好的LED照明光源。我們知道，半導體照明的照明光源對人眼刺激性非常小，因此當用眼時間較長時就需要應用到這種溫和無害而又明亮的光源。光源集成組合模組雖然是較為簡單的半導體照明技術，但是在具體進行二次組合的過程中，依然具有非常大的發展空間。要想取得光源功率大、發光效率高的成果，就要促進光源的均勻散布，提升散熱性能的設計效果。在進行光源均勻散布設計時，有三個方面需要加以注意：首先，如果進行半導體光源集成組合的設計，應當精確整體設計框架下所需的光源個體及分布，并平衡整燈與小燈的關系；其次，應當詳細了解使用小燈的燈具結構，根據整燈設計規劃整體的散熱系統；最后，必須基于整體原則，把握單管LED小燈的特性，將之與整燈的特質進行比對和統一，務必做好最優化配置。

2.2 熱傳導技術

小時候我們經常會用手觸摸燈泡，發現燈泡表面具有很高的熱量，實際上燈具的熱傳導性關系到燈具的使用壽命。從閱讀的書籍中，筆者了解到解決散熱問題已經成為半導體照明核心技術中的重中之重，尤其是在高效率大功率LED光源研究之中，熱傳導技術的掌控，關系到產品能否進入主流市場，也關系到產品在半導體照明市場上占據的位置。熱傳導技術的研發依托的是熱力學熱交換原理，以此來設計高效穩定的散熱結構，在此基礎上有科研人員創新了熱導管新技術，能夠有效地保障低溫與低光衰，實現半導體照明燈具的免維護，延長LED燈使用壽命。

2.3 半導體照明芯片制造技術

半導體照明芯片制造可謂是半導體照明研究之中的難點，于我國研究領域而言，這一技術的攻克歷經艱難。值得慶祝的是，方大集團針對芯片制造內容展開的專題研究工程“高效大功率氮化鎵LED芯片及半導體照明白光源制造技術”取得了重大研究成果，成功克服芯片制造難題，掌握了關鍵技術要領，這為我國半導體照明產業的發展奠定了堅實基礎，提高了國內半導體照明行業的競爭實力。尤其是大功率芯片制造核心技術的掌握，促進了行業內半導體照明關鍵技術的發展，有利于完善我國半導體照明行業的產業化體系。

2.4 LED驅動技術

LED驅動技術屬于半導體照明的核心技術之一。通過驅動技術能為照明光源電路提供穩定保障，并且在驅動技術的應用下，能夠形成安全電流供應循環。這與當下市電供給關注的降壓、整流、穩定三方面問題不謀而合。LED驅動技術的研發需要考慮到功率轉換問題，并且解決電磁輻射較大等難點，當前智能化驅動電路技術日漸成熟，給半導體照明研發市場提供許多幫助，例如具有按時段調控點續流，高效釋放靜電、雷電的作用。

3 半導體照明的發展趨勢分析

在下一階段，高亮度LED市場會得到進一步的發展，汽車、照明、LED背光源將成為市場的發展主力，其中最具代表性的就是高亮度發光二極管（High Brighttness LED），相關的領域也得到了進一步的開發與利用，這會成為未來階段的發展主力。

在照明設備市場中，LED產業將會逐步取代目前的照明燈具，逐步進入室內與室外照明市場中，雖然目前LED技術的成本偏高，但是在全球能源危機背景下，推廣LED依然是一種必然的趨勢，目前，在LED照明燈具上，已經呈現出了規模化發展。

在汽車照明市場中，高檔汽車中已經陸續開始應用LED燈，這多應用在尾燈與剎車燈中，隨著LED技術的成熟與產品價格的下降，LED照明技術會逐步過渡至多數汽車上。LED燈的體積相對較小，可以縮小汽車燈具模塊，滿足省油與省電的要求。

在LED背光源市場中，LED燈具也以其無輻射、環保的性能，取代了傳統的CCFL，LED/LCD模塊產值日益擴大，白光LED開始取代傳統的CCFL，應用領域也開始從戶外設備擴展至各類背光源應用產品中，其中最為常見的板塊就是手機面板。LED的另外一個重要應用領域就是數碼相機與手機閃光燈市場，目前已經取得了突破性的發展。

LED產業的發展涉及較長的產業鏈，包含下游產品集成、中游封裝與上游外延材料環節，上游資本密集、技術含量高；中游技術密集程度與技術含量較低，但是不同的環節，其核心關鍵技術存在差異，這成為決定產業發展的關鍵性因素。就我國的情況來看，完全掌握核心技術，擁有自主知識產權的企業并不多，在上游技術上，與發達國家還存在一定的差距，盡管在中游封裝上已經具備實力，但是高端材料還是需要依靠進口，在光學設計、電源管理、散熱技術的研究上，還有難關尚未攻克，這是下一階段需要重點解決的問題。

4 結語

總之，我國在半導體照明領域中的發展與取得的成果是有目共睹的。無論是半導體照明產業的發展，還是半導體照明技術的應用，都處于欣欣向榮之勢，相信未來我們的祖國會掌握更多半導體照明核心技術，造福人民，創建美好家園。

參考文獻

[1] 黃美松，張可翔，張耀斌，等.白光LED用氮化物熒光粉的研究現狀及發展趨勢[J].稀有金屬與硬質合金，2012，40（1）：34-37.

[2] 王偉之.相約張江 點亮未來——半導體照明前沿技術論壇[J].激光與光電子學進展，2008，45（8）：63.

[3] 王憶，李淋倍，王振興.半導體照明技術在植物生長上應用的最新進展[J].中國照明電器，2016（12）.

[4] 任愛光.探索半導體照明綜合標準化工作 促進產業健康可持續發展[J].信息技術與標準化，2012（10）：7-9.

[5] 張瑞西，王海波.嚴制投資規模促進產業升級——淺談我國半導體照明產業發展現狀[J].中國照明電器，2010（5）：8-10.endprint