半導體照明技術研發進展白光發光二極管（LED）簡介

很早以前科學家就發現半導體PN結通過正向電流時，部分少數載流子與多數載流子復合后，會以光量子形式釋放出能量。根據這種現象研制的二極管稱為半導體發光二極管（LightEmittingDiode）。實驗表明，半導體材料不同，雜質濃度不同，發光二極管（LED）發出光線的顏色也不同。照明所需要的白色光是由多種單色光合成的復合光。目前制造白色發光管（LED）大多采用兩種方案：一種方案是將藍光LED和黃光熒光粉封裝在一起。熒光粉受到藍光照射后會發出黃光、藍光與黃光混合形成白光。另一種方案是將藍光和黃光LED或藍光、綠光和紅光LED封裝在一起，幾種單色光混合后產生白光。近年來，白光發光二極管（LED）的應用取得了飛速發展，超高亮度LED（指發光強度達到或超過100MCD的LED）已廣泛應用于交通信號燈和大屏幕顯示，超高亮度LED陣列可取代500W以內的白熾燈。功率型LED的光通量已經達到150Lm/w以上，目前已用于手電筒、礦燈、路燈、汽車燈等場合。近兩年，寧波市環球光電股份有限公司與西安相關核心合作單位合作，對LED發熱問題，進行了有效的研究，已初步見成效。半導體照明燈的主要優點

國家經貿委等13個部門組織實施的旨在節約電能，保護環境，改善照明質量的國家綠色照明工程中，大功率LED已明確作為推廣使用的產品。公司現在已經成功研制出500W、200W、100W等大功率LED節能照明燈，填補了國內國外在該項目上的空白。LED燈主要優點如下：光效高節電顯著

電光源每W電功率產生的光通量稱為光效，單位為Lm/w。普通白熾燈的光效為15Lm/w，LED的光效可達到200Lm/w，約為白熾燈的10倍以上。與同亮度白熾燈相比，LED照明燈可節省80-90%電能。如果每只路燈的功率由400W減小到100W，每天照明時間按10小時計算，每天可節電3000Wh，按每度電.0.5元計算，每天可節省電費1.5元，全年每只路燈節省電費547元，兩年節省的電費遠高于LED燈的成本。由于LED燈特別省電，因此供電電纜的線徑可能大大減小，因而可節省初期投資。應當特別指出的是：由于LED燈特別省電，因此有可能實現太陽能電池供電。過去每只路燈的功率都在250W-400W之間，如果采用太陽能電池供電，所需太陽能電池的容量和蓄電池的容量非常大，成本特別高。LED路燈和庭院燈功率約為30W-50W，因此所需太陽能電池和蓄電池的容量較小，可以大大減小初期投資。據估算，全國若有三分之一的照明燈具使用LED燈，每年節約的電費可重建一個三峽工程，對建立節約型社會是一個巨大的貢獻，而且間接地減輕了因火力發電造成的嚴重環境污染及不可再生資源的消耗。光通量穩定、不波動、

無頻閃效應危害

電光源發出的光通量不穩定，產生光波動稱為頻閃。頻閃超過一定范圍后，在燈光下將產生視覺疲勞，長期視覺疲勞會損傷人的視覺系統。LED照明燈采用恒定直流電流驅動，不會產生任何頻閃，對人體沒有任何危害。日光燈、白熾燈、高壓汞燈、鈉燈等光源均采用交流電源供電，光通量的波動深度在55-65%，波動頻率為100周，頻閃效應的危害性極大。顯色性能好不會產生色偏

顯色性表示光對顏色的還原程度。在顯色性較低的燈光下（一般日光燈顯色指數為60－70）看東西，眼睛對顏色的分辨能力低，容易造成視覺疲勞。綠色照明燈要求顯色指數應大于或等于85。LED燈顯色指數完全可以滿足綠色照明燈的要求。半導體照明（LED）鋰電池礦燈近百年來，國內外礦工普遍采用由鉛酸電池和白熾燈組成的帽燈，這種帽燈體積很大重量接近3Kg。使用過程中，鉛酸電池需要經常加酸補液，維護工作量很大，同時硫酸電解液溢出時有可能燒破衣服甚至燒傷皮膚。此外由于白熾燈的壽命很短，在井下工作時，若燈泡燒壞，將嚴重影響采煤工作。這種礦燈的安全性能很差，外部發生短路時，將產生很強的火花，有可能引起瓦斯爆炸。礦燈選用LED作光源后，照度和壽命大大提高，功耗也大大降低。礦燈選用鋰電池是減輕重量減小體積的必然選擇，但是由于目前大量應用的鈷酸鋰和錳酸鋰電池，存在著燃燒甚至爆炸的危險。最近我們配合有關鋰電池生廠商推出了磷酸鐵鋰電池，使鋰電池的安全性能大大提高。目前這種新型礦燈國內已有數十家工廠生產，并且國營大中型煤礦已普遍采用，有些產品已開始出口。礦用隔爆不斷電LED巷道燈

過去礦井巷道內普遍采用隔爆白熾燈。這種燈具耗電量特別大、壽命短、照度低。近年來大部分礦井開始采用隔爆熒光燈。由于巷道內需要晝夜連續照明，白熾燈和熒光燈的耗電量較大壽命較短，每年所需電費很高而且每年都要投入大量的人力和物力，更換維護巷道燈，通常更換巷道燈時，需切斷電源，因而也影響生產。此外礦井內許多重要的場所要求不間斷照明，為此采用白熾燈和熒光燈時，必須配置容量很大的蓄電池和逆變器，不僅成本增加，供電可靠性也較差。隔爆不斷電LED巷道燈采用多陣列LED作光源，很容易實現不斷電應急照明。電源供電正常時，各陣列LED都點亮，同時蓄電池充電，電源中斷后，燈內的磷酸鐵鋰電池給一組LED陣列供電，功耗很小。兩只500mAh電池可供電10小時，這種巷道燈已經在多家礦井試用，用戶反映極好。雖然目前成本較高，但兩年節省的電費和維護費即可補償一次性投資。目前陜西煤業集團和省外多家煤業集團都準備采用這種新型巷道燈。太陽能LED照明系統

目前全國尚有28個縣約1.2億人口沒有用上電。為了實現“村村亮工程”每年國家都要投入大量資金，解決偏遠地區的照明問題，由于偏遠地區都遠離供電網，架設輸電線路的投資非常大，線路損耗也十分驚人。為此通常都采用太陽能光伏電源供電。在這種供電系統中采用LED作光源，可節省大量的電能。雖然LED燈目前成本較高，但是在要求同樣照明功率和照明時間的條件下，光伏電池組件和貯能蓄電池的容量可減小60%，同時半導體照明燈由直流電壓供電，可省去將直流電變為交流電的逆跡器，這樣不僅提高了供電效率和供電系統的可靠性，還大幅度降低了系統成本。該產品還可用于高速公路遂道照明、太陽能路燈、太陽能庭院燈等。LED熱問題的解決方案1.采用本公司研發的超級導熱固晶膠，使LED內熱迅速導出。(商業機密，不能展開)2.采用本公司研發的超級導熱膠，使LED內熱迅速傳遞到散熱片上。3.采用本公司研發的新型鋁合金超級導熱材料，在3-6秒鐘內達到熱平衡，而且重量只有傳統散熱器的1/5-1/6。如3WLED需50-60g散熱器，而超導散熱器只有8-10g。有效減輕了LED燈的重量。大功率LED陣列（光源）解決的關鍵技術為了減小LED的光衰，延長使用壽命，必須解決LED光源的散熱問題。我們研制了兩種導熱材料：首先是將LED芯片固定在LED的支架上（固晶）所用的導熱材料。該材料比目前國際上最好的導熱材料的導熱性能高10倍，因此，我們可以封裝成單顆50W、100W、200WLED光源。另外還解決了LED光源與散熱器之間的導熱材料。該材料導熱速度比目前國際上最好的導熱材料高10多倍，因此可大大減小LED光源的溫升。此外我們還改進了散熱器的材料，使LED燈具散熱器的體積和重量大大減小。LED燈用電源的思考

簡單的事變復雜了。LED最簡單可靠辦法是直接接市電，但由于交流LED光效將減少一半，影響其推廣使用。寧波環球光電公司采用了最簡單的交流變直流整流橋，串聯穩流二極管，使直流電路處于恒流狀態，驅動串聯的集成式LED獲得成功。當然，這得益于本公司超級導熱固晶膠超強的絕緣性能，才能用串聯集成方式，避免電擊損。這樣就可減少成本，增強LED電源效率與可靠性。LED光源產品低熱阻、優異光學特性、高可靠的封裝技術是新型LED走向實用、實現產業化的必經之路，擁有封裝技術好的LED產品才能生產終端產品，并投入市場。環球光電股份公司核心合作企業研制出的超高溫導電銀膠，是獲得國家專利的產品，與國外其他產品相比較有著極其顯著的性價比，解決了大功率LED光源的導熱技術，這一技術處于世界領先的水平。LED光源產品環球光電股份有限公司與核心合作企業經過多年的研發，在科研隊伍的努力攻關下，使LED核心技術取得重大突破，解決了制約LED照明發展的關鍵工藝和材料。在世界行業內率先突破大功率LED生產的瓶頸，生產出超高亮度的單顆大功率LED半導體發光管。單顆LED可做到500W，為LED用于照明鋪平了道路，使LED用于普通照明成為現實。LED光源產品節能減排不僅是企業應當承擔的社會責任，也是企業實現可持續發展的必由之路。環球光電股份有限公司大功率的LED的應用可以為社會節約更多的能源，每使用1WLED燈,就能節約1-1.5W的電能，創造極為可觀