LED照明面臨的三大挑戰解析

　　基于氮化物LED發展起來的半導體照明，經過十多年發展，已經取得了令人矚目的成績。“量變到質變”，從技術到市場，半導體照明都已積蓄了一定的力量，要走的更遠，需要看的足夠遠，把握方向和趨勢。那么，發展至今，半導體照明產業進入了怎樣的發展階段，又有哪些趨勢和特點?本期我們就當前半導體照明的發展以及趨勢問題，采訪了材料領域專家、中國科學院院士、南京大學物理系教授鄭有炓，他長期致力于新型半導體異質結構材料與器件物理研究，也一直關注半導體照明產業的發展。在鄭有炓院士看來，半導體照明將從光效驅動逐步進入光品質驅動的發展階段，進而發展LED智能照明，充分發揮半導體照明的優勢，開創照明數字化新紀元。

　　十多年來，半導體照明產業經過幾次上上下下的發展歷程，通過逐步轉型、整合將步入有序快速發展新階段。前些年，以光效作為驅動力，氮化物LED芯片高效發光技術得到極大地發展，并日趨成熟。目前LED芯片光效已達到很高水平，價格下降也很快，在LED照明產品成本中所占的比例在不斷下降，半導體照明技術重要性日益被人認識，LED照明是整個照明的發展趨勢，將引領傳統照明產業轉型換代。目前半導體照明在整個照明產業中所占的比例還不是很大，尚處于發展初期，還有很長的路要走。

　　LED照明與以往的光源不同，對LED照明應該有不同于以往的更高要求，比如更高光品質、人性化，滿足人的安全、生理、心理感受等，而滿足這些要求不是一而就的，也還有很多工作要做。因此，半導體照明技術在不斷提升光效的同時，將步入光品質驅動的新發展階段，以滿足應用的需求。

　　人性化、低成本和智能化照明的挑戰

　　半導體照明是多技術融合的新一代電光源技術，涉及氮化物LED芯片光發射、熒光粉受激發光、光的抽出和光的傳輸以及電力驅動等諸多技術的高效率融合。這些技術雖然已取得長足進步，推動著半導體照明作為戰略性新興產業的蓬勃發展，但還有很大的提升空間，有待技術不斷發展。目前，半導體照明發展面臨很多挑戰，歸納起來主要有三個方面：一是改善光品質實現人性化照明;二是低成本照明;三是智能化照明，使半導體照明的高效、綠色、智能化特色得到充分體現。

　　半導體照明要成為人們的日常生活用品，必須價廉物美，提高品質、降低成本是追求的目標。LED芯片在半導體照明產品成本中所占的比例過去長期居高不下，由于近年來LED技術的進步，目前芯片價格已經有很大幅度的下降，但半導體照明產品是一個照明系統，其成本不僅僅取決于LED芯片，還包括照明系統構件、部件成本。因此，降低照明系統構件、部件成本的重要性日益凸顯。

　　當前半導體照明技術進步很快，其中就襯底材料來看，目前LED使用的襯底材料，藍寶石相對比較成熟，成本低，且正在向6英寸方向發展。碳化硅眾所周知價格很高，主要還是應用在高端芯片產品中。晶體硅具有價格低廉的優勢，但與藍寶石相比，硅上外延氮化物技術還需進一步發展。究竟采用何種襯底，需立足于應用需求，從技術成熟度、成品率以及價格三方面權衡作決策。目前藍寶石襯底外延生長氮化物技術比較成熟，制成LED芯片成品率很高，而且藍寶石襯底價格不斷下降，晶元尺寸又不斷增大，因此，藍寶石襯底仍然是當前LED外延的主流襯底材料。

　　半導體照明智能化是繼高能效發光之后，須追求實現的另一重要目標。智能化照明將充分發揮LED電子-空穴復合物理發光機制的科學優勢，引領實現照明數字化時代，并進一步實現二次節能功能，是LED照明的發展方向。半導體照明智能化需要微電子技術的支持，需要更多的企業和技術力量參與，實現微電子技術、傳感技術與LED發光技術相融合，從而也帶動微電子技術、傳感技術產業的發展。

　　另一方面，2013年1月19日國際公約——《國際防治汞污染》發布，各國政府同意在2020年之前禁止一系列含汞產品的生產和貿易，包括含汞的電池、開關、節能燈、肥皂以及化妝品等。同時，使用汞的溫度計和血壓儀也應在2020年之前被逐漸取代。這為LED照明產業發展帶來新機遇，更加有力推動LED照明的發展。因此，從產業角度來看，應用又將成為驅動LED照明產業發展的動力，研發照明終端產品將會強勢發展，并引領傳統照明產業實現轉型換代。