现在LED行业供应链成熟,进入门槛低,大量小企业涌入,导致LED行业过剩。由于企业产能利用率低,市场竞争肯定不如品牌厂商飞利浦、欧司朗、GE这些通过垂直整合或战略联盟布局积极占领LED主照明市场的厂商。无论是毛利率被层层盘剥,还是强敌包围,小厂都难逃巨大的市场压力。
中国有色金属资源丰富,镓和铟储量丰富,占世界储量的70%-80%,这使中国在发展半导体照明产业方面具有资源优势。到2010年,中国整个LED产业的产值将超过1500亿元。早在2002年,日本就花了50亿日元推广白光照明,整个计划的预算是60亿日元。
随着LED渗透率的快速增长,价格战将在2010年到来,因为LED不同于传统的灯与光源分离的销售模式。在这种压力下,一些企业无法兼顾产品质量和价格竞争力,可能会陷入被兼并或淘汰的命运。
近年来,照明领域最引人关注的事件是半导体照明的兴起。20世纪90年代中期,日本Niya化学公司的Nakamura等人经过不懈努力,突破了制造蓝色发光二极管(led)的关键技术,并由此开发出用荧光材料覆盖蓝色led以产生白光光源的技术。
Led是LightEmittingDiode的缩写。发光二极管是一种新型的固态冷光源。LED最显著的特点是寿命长、光电转换效率高、抗震性能好、使用方便,广泛应用于照明系统。同样照度下,LED灯的功耗和寿命比白炽灯和荧光灯有明显优势。
各种白光发射方法的发展和新一代磷光体的发展极大地提高了led的发光效率。目前产业化产品已经从45lm/w提高到100lm/w(到2009年,科锐的冷白光效率在350mA已经超过100lm/W,暖白光超过75lm/W),研究水平160lm/w,目标最高水平有望达到200。寿命为4万到8万小时。
一、LED光源的发光机构
它与白炽灯或气体放电灯有很大不同。LED的自发发射是由于电子和空穴的复合。
LED由P型半导体形成的P层,N型半导体形成的N层,中间由双异质结构形成的有源层组成。有源层是发光区域。电子通过外部电源注入PN结。在正偏压下,N区的电子会向正方向扩散进入有源层,P区的空穴也会向负方向扩散进入有源层。当电子和空穴复合时,会产生自发发射光。由于LED使用的材料不同,二极管中电子和空穴的能级也不同。能级的不同影响结合光子的能量,产生不同波长的光,即不同颜色的光,如红色、橙色、黄色、绿色、蓝色或不可见光。
二、白色LED
白光LED的出现为越来越多的室内外照明工程提供了白光LED半导体照明。白光LED的光效有了很大的进步,白光LED甚至开始挑战传统光源的地位。
目前获得白光LED的途径主要有两种:第一种是通过荧光粉转换获得白光;第二种是将不同颜色的LED芯片封装在一起,多芯片混合发出白光。对于以上两种方式,根据参与白光混合的原色光源数量,可以分为两原色系统和多原色系统。
磷光体转换白光LED
(1)将双原色磷光体转换成白光LED。
双基色白光LED由蓝光LED芯片和YAG荧光粉组成。常用的蓝光芯片是InGaN芯片,也可以用AlInGaN芯片。蓝光芯片LED与YAG荧光粉混合的方法具有结构简单、成本低、制造工艺相对简单的优点,但也存在一些缺点,如蓝光LED效率低,导致白光LED效率低;磷光体本身有能量损失;荧光粉和封装材料会随着时间老化,导致色温漂移和寿命缩短。
(2)三基色磷光体转换LED
三基色荧光粉LED可以在高发光效率的前提下,有效提高LED的显色性。获得三基色白光LED最常见的方法是用紫外LED激发一组能被紫外辐射有效激发的三基色荧光粉。
与蓝色LED YAG荧光粉获得白光的方法相比,使用紫外LED三基色荧光粉更容易获得相同颜色的白光,因为LED的光色只由荧光粉的配比决定。此外,这类白光LED显色性高,光色和色温可调。使用高转换效率的荧光粉可以提高LED的光效。
然而,紫外LED三基色荧光粉的方法仍存在一些缺陷,如荧光粉转换紫外辐射的效率低;粉末混合困难;包装材料在紫外线照射下容易老化,寿命短。而且目前转换效率高的红色和绿色荧光粉多为硫化物系,发光稳定性差,光衰减大。
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