分析LED照明面临的三大挑战

21ic讯 基于氮化物LED发展起来的半导体照明，经过十多年发展，已经取得了令人瞩目的成绩。“量变到质变”，从技术到市场，半导体照明都已积蓄了一定的力量，要走的更远，需要看的足够远，把握方向和趋势。那么，发展至今，半导体照明产业进入了怎样的发展阶段，又有哪些趋势和特点？本期我们就当前半导体照明的发展以及趋势问题，采访了材料领域专家、中国科学院院士、南京大学物理系教授郑有炓，他长期致力于新型半导体异质结构材料与器件物理研究，也一直关注半导体照明产业的发展。在郑有炓院士看来，半导体照明将从光效驱动逐步进入光品质驱动的发展阶段，进而发展LED智能照明，充分发挥半导体照明的优势，开创照明数字化新纪元。

半导体照明将步入有序快速发展新阶段

十多年来，半导体照明产业经过几次上上下下的发展历程，通过逐步转型、整合将步入有序快速发展新阶段。前些年，以光效作为驱动力，氮化物LED芯片高效发光技术得到极大地发展，并日趋成熟。目前LED芯片光效已达到很高水平，价格下降也很快，在LED照明产品成本中所占的比例在不断下降，半导体照明技术重要性日益被人认识，LED照明是整个照明的发展趋势，将引领传统照明产业转型换代。目前半导体照明在整个照明产业中所占的比例还不是很大，尚处于发展初期，还有很长的路要走。

LED照明与以往的光源不同，对LED照明应该有不同于以往的更高要求，比如更高光品质、人性化，满足人的安全、生理、心理感受等，而满足这些要求不是一而就的，也还有很多工作要做。因此，半导体照明技术在不断提升光效的同时，将步入光品质驱动的新发展阶段，以满足应用的需求。

人性化、低成本和智能化照明的挑战

半导体照明是多技术融合的新一代电光源技术，涉及氮化物LED芯片光发射、荧光粉受激发光、光的抽出和光的传输以及电力驱动等诸多技术的高效率融合。这些技术虽然已取得长足进步，推动着半导体照明作为战略性新兴产业的蓬勃发展，但还有很大的提升空间，有待技术不断发展。目前，半导体照明发展面临很多挑战，归纳起来主要有三个方面：一是改善光品质实现人性化照明；二是低成本照明；三是智能化照明，使半导体照明的高效、绿色、智能化特色得到充分体现。

半导体照明要成为人们的日常生活用品，必须价廉物美，提高品质、降低成本是追求的目标。LED芯片在半导体照明产品成本中所占的比例过去长期居高不下，由于近年来LED技术的进步，目前芯片价格已经有很大幅度的下降，但半导体照明产品是一个照明系统，其成本不仅仅取决于LED芯片，还包括照明系统构件、部件成本。因此，降低照明系统构件、部件成本的重要性日益凸显。

当前半导体照明技术进步很快，其中就衬底材料来看，目前LED使用的衬底材料，蓝宝石相对比较成熟，成本低，且正在向6英寸方向发展。碳化硅众所周知价格很高，主要还是应用在高端芯片产品中。晶体硅具有价格低廉的优势，但与蓝宝石相比，硅上外延氮化物技术还需进一步发展。究竟采用何种衬底，需立足于应用需求，从技术成熟度、成品率以及价格三方面权衡作决策。目前蓝宝石衬底外延生长氮化物技术比较成熟，制成LED芯片成品率很高，而且蓝宝石衬底价格不断下降，晶元尺寸又不断增大，因此，蓝宝石衬底仍然是当前LED外延的主流衬底材料。

半导体照明智能化是继高能效发光之后，须追求实现的另一重要目标。智能化照明将充分发挥LED电子-空穴复合物理发光机制的科学优势，引领实现照明数字化时代，并进一步实现二次节能功能，是LED照明的发展方向。半导体照明智能化需要微电子技术的支持，需要更多的企业和技术力量参与，实现微电子技术、传感技术与LED发光技术相融合，从而也带动微电子技术、传感技术产业的发展。

另一方面，2013年1月19日国际公约——《国际防治汞污染》发布，各国政府同意在2020年之前禁止一系列含汞产品的生产和贸易，包括含汞的电池、开关、节能灯、肥皂以及化妆品等。同时，使用汞的温度计和血压仪也应在2020年之前被逐渐取代。这为LED照明产业发展带来新机遇，更加有力推动LED照明的发展。因此，从产业角度来看，应用又将成为驱动LED照明产业发展的动力，研发照明终端产品将会强势发展，并引领传统照明产业实现转型换代。