LED技术和应用前景讲座课件.ppt

1、LED技术和应用前景讲座技术和应用前景讲座12021/2/21LED技术和应用前景 2010年10月 日22021/2/21 主主 要要 内内 容容 LEDLED健康健康 环保环保 节能光源节能光源 LED前沿技术与亟待解决的问题 LED的应用前景 32021/2/21LEDLED健康健康 环保环保 节能光源节能光源LED点点亮亮了了20082008北北京京奥奥运运42021/2/21LEDLED健康健康 环保环保 节能光源节能光源北京奥运北京奥运昭示昭示LED通用通用照明照明世代世代的的到来到来52021/2/21LEDLED健康健康 环保环保 节能光源节能光源LED点点亮亮了了200820

2、08北北京京奥奥运运北京奥运北京奥运昭示昭示LED专用专用照明照明世代世代的的到来到来62021/2/21全球最大全球最大LED示范区示范区上海世博上海世博轴阳光谷轴阳光谷6个40米高的阳光谷和800米长的张拉膜组合而成 72021/2/21上海世博上海世博轴阳光谷轴阳光谷LED展现展现“祖国好祖国好”82021/2/21全球最大全球最大LED显示屏显示屏广州广州亚运会亚运会上帆宽上帆宽25米高米高24米，下帆宽米，下帆宽28米高米高26米，显示总面积米，显示总面积达达8000平方米，是目前世界上最大的平方米，是目前世界上最大的LED显示屏显示屏 92021/2/21 半导体照明 是以发光二极

3、管发光二极管 (LED) (LED) 为光源的新型固态光源照明，已经在专业照明领域显现出节能效果。 景 观 照 明（替代霓虹灯）节能 70% ; 交通信号灯 （替代白炽灯）节能 90% ； 中小尺寸BLU (替代CCFL) 已广泛使用 LED 发光效率发光效率已远高于远高于白炽灯，超过超过日光灯和冷阴极荧光灯，正进入占全球电力消耗 15-2015-20 的通用照明通用照明领域. 在全球追求健康，环保压力，能源危机极大的情况下，半导体照明已被世界公认为一种健康健康节能环保节能环保的重要途径，正以更快的速度拓展其应用范围。LEDLED健康健康 环保环保 节能光源节能光源背光背光板板 冷阴极萤光灯管

4、 102021/2/21 LEDLED光源的健康光源的健康/ /环保环保/ /节能优势节能优势热热 辐辐 射射 小小无无 汞汞无无有害气体有害气体无无 频频 闪闪 健健 康康 环环 保保 无紫外线辐射无紫外线辐射 节节 能能 直流低压工作直流低压工作无高频无高频/ /高压变换损耗高压变换损耗光效率较高光效率较高且提升空间大且提升空间大节节 能能不易破碎不易破碎亮度可无级调节亮度可无级调节使用寿命长使用寿命长电子垃圾少电子垃圾少无电磁辐射无电磁辐射LEDLED健康健康 环保环保 节能光源节能光源112021/2/21 无无 频频 闪闪 我们将电光源的光通量随交流电源电压周期性交变而变化， 引起的

5、亮暗强弱闪动谓之频闪。 据英国剑桥大学医学研究中心阿诺德?威尔金（AWaling ）博士 国际照明委员会维也纳总部J.斯切德（J.Schanda）教授 对教学、办公、生产、生活等环境的频闪研究表明： “这种频闪现象是客观存在的， 并长期潜移默化地危害人们健康和人的视觉系统”LEDLED健康健康 环保环保 节能光源节能光源122021/2/21无无 频频 闪闪 欧洲照明委员会（European Commission） 为此，专门发布了90/270/EC指南 强调必需解决和降低灯具的频闪效应 解决引起人们偏头痛和视觉神经系统病变 白炽灯、荧光灯、三基色荧光灯、节能灯由交流高压供电， 均存在不同频率

6、的频闪。 LED灯具由低压直流供电，故不存在频闪效应。LEDLED健康健康 环保环保 节能光源节能光源132021/2/21无紫外线辐射无紫外线辐射 白炽灯、荧光灯、三基色荧光灯、节能灯 都有不同程度的紫外线辐射中国医科大学皮肤病与皮肤美容研究所李宏远博士研究表明 在日光灯下工作、学习所吸收的紫外线相当在阳光下暴晒一小时紫外线辐射会直接破坏人体免疫系统，杀伤白细胞 损害核酸与蛋白质的化学键 引起遗传基因（DNA）变异 甚至癌变 而而LEDLED光源的光谱为可见光范围，无紫外线辐射光源的光谱为可见光范围，无紫外线辐射LEDLED健康健康 环保环保 节能光源节能光源142021/2/21无电磁辐射

7、无电磁辐射 荧光灯、三基色荧光灯、节能灯均工作在高频高压状态 都不可避免地带来不同程度的电磁辐射 据英国剑桥大学医学研究中心阿诺德?威尔金（AWaling ）博士 国际照明委员会维也纳总部J.斯切德（J.Schanda）教授 研究表明电磁辐射可能 导致心悸、失眠 、白细胞减少、记忆力减退， 使心血系统、神经系统受损 而且电磁辐射伤害是累积的 而而LEDLED光源在直流光源在直流/ /低压状态下工作，无电磁辐射低压状态下工作，无电磁辐射LEDLED健康健康 环保环保 节能光源节能光源152021/2/21节能光源节能光源 商场用灯商场用灯LEDLED与白炽灯与白炽灯/ /荧光灯荧光灯经济经济/

8、/技术数据比较技术数据比较 条 件：高 度 4 m 照 度 45 Lx 光通量 16002000 lm 选 用 ：LEDLED灯灯 40W 40W 荧光灯荧光灯 80W 80W 白炽灯白炽灯 400W400W 重要因素重要因素 寿命：寿命： LEDLED灯灯 40000h 40000h 荧光灯荧光灯 80W 80W 4000h 4000h 白炽灯白炽灯 400W1000h400W1000h LEDLED路灯路灯1010年年只需要安装1 1次次 荧光灯荧光灯 1010年年需要更换9 9次次 白炽灯白炽灯1010年年需要更换4040次次LEDLED健康健康 环保环保 节能光源节能光源162021/

9、2/21商场用商场用LED灯灯与白炽灯与白炽灯/荧光灯荧光灯经济经济/技术数据比较技术数据比较项项 目目白炽灯白炽灯荧光灯荧光灯LED灯灯光光源源功率 （W）4008040一次价格（RMB）20.0080.00500.00寿 命 （h）10004000500001年更换次数（次）4.381.0950.0876光源总价 （RMB/年）87.6087.6043.80电电费费商场用电时间 （h）以 12h/天计算，4380h/年年耗电量（KW.h）1752350.4175.2电价（元RMB / KW.h）1.08（商业用电价）年电费（元RMB ）1892.16378.43169.22年费用合计（元年

10、费用合计（元RMB ）1979.76466.03213.02LEDLED健康健康 环保环保 节能光源节能光源172021/2/21 主主 要要 内内 容容 LEDLED健康健康 环保环保 节能光源节能光源 LED前沿技术与前沿技术与亟待解决的问题亟待解决的问题 LED LED的应用前景的应用前景 182021/2/21 LED 产业链产业链LED 产业链上游外延-芯片提高导热率，出光率，抗静电；降低Vf，成本中游封装材料，工艺，性能下游灯具，工程光，机，热，电192021/2/21 LED LED 科技路线图科技路线图Source: Ledsmagazine1.美国CREE (克雷）2.美国L

11、umileds（流明）3.德国欧司朗-OSRAM4.日本Nichia（日亚化学）5.韩国首尔半导体公司(Seoul ） 202021/2/21 前沿技术前沿技术LEDLED芯片光通量芯片光通量12mil7mil6mil8mil150 m175 m 200 m300 m20mil30mil40mil500 m700 m1000 m价格&每片光通量 上升 ；成品率下降212021/2/21Evolution of Efficiency 前沿技术大晶片发光效率前沿技术大晶片发光效率051015202530354019981999200020012002200320042005External Qua

12、ntum Efficiency %0246810121416182022Optical Power 20 mA mWStandardextr= 25%ATONextr= 52%NOTAextr= 60%ThinGaNextr= 75%int= 44%Source: Osram222021/2/21 前沿技术白光色温控制前沿技术白光色温控制232021/2/21 前沿技术白光色温控制前沿技术白光色温控制 世上的颜色，都在“舌形图”内，或边缘(单色)。边缘的数字是单色的波长。 图中一条“弓形线”是色温线，标有色温。 与色温线交叉的是“等温线”，此线上的(相关)色温都相同。色温线上每一个色温都有等温

13、线。 最左边的直线，是色温“无穷大”等温线，再左边(兰色区)就无色温了。 1000K左右偏红色，1500K到3000K偏黄色，以后黄色越来越淡，4500K起蓝色逐步增加，10000K后颜色带青。 当YAG:Ce的色坐标靠近绿光区域时，InGaN芯片和YAG:Ce的色坐标连线与各等相关色温线的交点，随着色温的降低而偏离黑体轨迹逐渐增大。这表明偏绿光的YAG:Ce不适合于封装中低色温的白光LED，因为如果封装中低色温的白光LED将会使白光LED的色坐标在黑体轨迹上方偏离较大，这样显色性差。同理，当YAG:Ce的色坐标靠近橙光区域时，它不适合用于封装高色温的白光LED，这样封装出的白光LED的色坐标

14、同样会在黑体轨迹下方偏离较大。因此，需要根据所需需要根据所需封装的白光封装的白光LEDLED色温相应地选取适当色坐标的荧光粉，通过调节荧光色温相应地选取适当色坐标的荧光粉，通过调节荧光粉的使用量来使封装后白光粉的使用量来使封装后白光LEDLED的色坐标尽量靠近黑体轨迹，使其符的色坐标尽量靠近黑体轨迹，使其符合国际电工委员会规定的标准合国际电工委员会规定的标准 242021/2/21 前沿技术前沿技术园片级封装园片级封装自成透镜，低成本，集成度高Ricky lee, HKUST252021/2/21前沿技术材料前沿技术材料导热材料导热材料 金属金属 石墨石墨 BeOBeO 陶瓷陶瓷 纳米材料纳米

15、材料封装材料硅胶封装材料硅胶应力消除 ( -40 to 200oC )高温稳定性 耐湿气物理特性， 热膨胀系数 Tg固化温度 硬度 折射率 （1.4 1.6) 粘度，固化时间荧光粉荧光粉 专利专利 效率，效率， 多基色，多基色， 色温漂移色温漂移262021/2/21 前沿技术大功率前沿技术大功率LEDLED封装封装 光通量 （瓦数） 发光效率 （节能） 散热 （材料，界面） 色温 （显色指数，视觉） 光型 （灯具应用） 成本 (原材料及生产成本） 可靠性（光率 ，抗UV， ESD，机械强度） 可应用性（二次光学，SMT）272021/2/21 大功率大功率LEDLED封装趋势封装趋势NoIm

16、ageNoImageNoImageNoImage光效最优光通量最大 每瓦成本最低应用型小型化高性能芯片，材料，工艺多芯片282021/2/21 目前商品化目前商品化LEDLED发光效率不高发光效率不高 导致在要求功率/亮度一定的条件下： 需要LED芯片较多 （如 4242” / 860 / 860 组左右） 静态功率比CCFL下降不大 （如韩国三星4242”样机静态功率/ 210 W210 W ） 芯片成本较高 （LED-BLU-TV整机相当CCFL的 1.51.52 倍） LED亟待解决的问题292021/2/21 参数离散性大 由于LED-BLU全屏亮度和显色性的一致性要求 在同一 TV-

17、BLU 内 在恒压源的条件下，电流应一致 在恒流源的条件下，电压应一致 同时要求： 亮 度：基本上相等 中心波长：基本上相同（1nm） 并与并与LCDLCD彩色滤光膜的中心波长一致彩色滤光膜的中心波长一致现商业化供货难以达到多元指标的要求现商业化供货难以达到多元指标的要求 LED亟待解决的问题302021/2/21LED亟待解决的问题 参数的散离性参数的散离性 色坐标 色温 主波长 峰值波长 显色性指数 管压降 光效 光通量 光辐射功率312021/2/21 R/G/B光衰减的非一致性光衰减的非一致性 由于LED在半亮度周期内 亮度衰减的非一致性/衰减曲线非线性/三基色衰减曲线非平行性 TFT

18、-LCD-TV使用一段时间后会出现“花脸”现象 需要及时进行白平衡调节导致技术上一定的难度及制造成本的大幅度提高 LED亟待解决的问题322021/2/21LED亟待解决的问题光衰减的非一致性光衰减的非一致性332021/2/21LEDLED光效开发计划光效开发计划LED亟待解决的问题342021/2/21 LED正逐步向专用照明/通用照明 两个领域纵深发展 通用照明 户外照明 室内照明专用照明 汽车照明 大尺寸背光源 的广泛应用 商品化LED的光效率2010年可望达到 LED100 lm / W 价格价格 80 元 RMB/K lmLED亟待解决的问题352021/2/21 主主 要要 内内

19、 容容 LED LED健康健康 环保环保 节能光源节能光源 LED LED前沿技术与亟待解决的问题前沿技术与亟待解决的问题 LED LED的应用前景的应用前景 362021/2/21全球十分重视半导体照明产业全球十分重视半导体照明产业美 国 能源部设立了有个国家重点实验室、公司和大学参加的 “半导体照明国家研究项目” 计划用年时间，耗资5亿美元发展半导体照明； 年 替代的白炽灯和荧光灯 每年节约电费可达亿美元， 半导体灯具将形成亿美元的大产业。日 本 投资亿日元推行 “世纪光计划” 提出年开始大规模用半导体灯替代白炽灯欧 盟 委托个大公司、所大学，于年月启动了 “彩虹计划”台湾地区 设立了有个

20、生产科研和大学参加的 “世纪照明光源开发计划” LED的应用前景的应用前景372021/2/21全球打响半导体照明产业争夺战全球打响半导体照明产业争夺战 世界三大照明工业巨头 通用电气通用电气（GE,General Electric） 飞利浦飞利浦（PHILIPS） 欧司朗集团欧司朗集团（OSRAM） 已经启动了大规模商用开发计划纷纷与半导体公司合作或进行并购成立半导体照明企业并提出要在年前使半导体灯发光效率提高到 200 lm/w 以上价格降低到到 10 USD / K lm 以下以下LED的应用前景的应用前景382021/2/21我国的我国的国家半导体照明工程国家半导体照明工程我国通过“”

21、计划等科技计划的支持已于2006年月正式开始实施国家半导体照明工程 现在已初步形成现在已初步形成外延片生产 芯片制备 器件封装集成 LED应用 比较完整的产业链比较完整的产业链全国从事LED器件 / 照明系统生产的规模以上的企业在国际市场上已占有相当的份额LED的应用前景的应用前景392021/2/21 2010年全球年全球LED产值预计达到产值预计达到82.5亿美元亿美元近日，近日，DigiTimes发布了一份研究报告称，受益于发布了一份研究报告称，受益于LED电电视市场需求增大，今年视市场需求增大，今年led产值同比去年增长了产值同比去年增长了55.6%,实现了快实现了快速增长，预计速增长

22、，预计2010年全球年全球LED产值达到产值达到82.5亿美元。该公司进亿美元。该公司进一步预计，一步预计，2010年年LED电视出货量将同比增长电视出货量将同比增长10倍。倍。该公司分析称，受益于该公司分析称，受益于LED电视兴起和电视兴起和LED照明照明逐渐取代传逐渐取代传统统照明照明技术的影响，技术的影响， 2011年年-2013年的三年间，全球年的三年间，全球LED产产值将保持每年值将保持每年25%以上的增长。以上的增长。402021/2/21手提电脑车用DVD DV 显示器MP3数码相框数码相机 电视MP4PDA手机 LED的应用前景的应用前景412021/2/21大尺寸背光源市场展

23、望大尺寸背光源市场展望 LED的应用前景的应用前景422021/2/21LED的应用前景的应用前景 大尺寸大尺寸LEDLED背光液晶电视需求加速背光液晶电视需求加速 ：2010年全球LED背光液晶电视出货量有望达到3500万台,占全球液晶电视的20%。与2009年360万台相比,增长870%。就每台LED液晶电视需要LED数量580颗来推算,预估2010年的LED背光用芯片需求约200200亿亿颗。 预估预估20102010年的笔记本年的笔记本LEDLED背光用芯片需求约背光用芯片需求约7070亿亿颗颗 预估预估2010年手机 LED芯片需求数为175175亿亿颗 432021/2/21LED的应用前景的应用前景442021/2/21未来将是未来将是LED的辉煌时代的辉煌时代谢谢！452021/2/21谢谢！462021/2/21