beat365中国在线体育照明用LED的研制

　　beat365中国在线体育照明用LED的研制白光LED是最被看好的LED新兴产品，其在照明市场的发展潜力值得期待。与白炽钨丝灯泡及荧光灯相比，LED具有体积小(可实现多颗、多种组合)、发热量低(没有热辐射)、耗电量小(低电压、低电流起动)、寿命长(1万小时以上)、反应速度快(可在高频操作)、环保(耐震、耐冲击不易破、废弃物可回收，没有污染)、可平面封装易开发成轻薄短小产品等白炽灯和荧光灯无法比拟的优点，是被业界看好在未来10年内，成为替代传统照明器具的一大潜力商品。

　　郑州大学陶瓷研究所张锐教授所在的课题组，长期从事陶瓷及相关复合材料研究，于1998年开始从事LED用发光材料研究，取得了显著进展。采用两级能级跃迁控制方法研制开发的新型陶瓷发光材料获2001年全国大学生挑战杯三等奖，发光亮度高、发光时间长。目前，该研究所正围绕LED复合光（白光）进行调制，取得了应有的进展。

　　张锐教授，博士，博士生导师，教育部新世纪人才，教育部无机非金属材料教学指导委员会委员，郑州大学材料科学与工程学院副院长，郑州大学陶瓷研究所所长，主要技术负责人；

　　王海龙，博士，2004年首届中国青少年科技创新奖获得者，2001年全国大学生挑战杯三等奖获得者，主要负责发光材料制备；

　　河南海岩电子技术有限公司与郑州大学陶瓷研究所早在2004年即建立了产学研联合体，共同研制开发市场前景好、技术含量高、经济效益显著的新产品。该项目研制小组，技术力量雄厚，结构合理，既有长期从事科学研究一线工作的专家、教授、博导、博士，也有在市场应用方面取得巨大进展的工程应用与生产管理人员，可以保障该项目的顺利实施并按期形成产业规模。

　　与传统的白炽灯和荧光灯相比LED灯具有如下优势：（1）它耗电量低，有着强大的节能效果，如果用LED取代我们目前传统照明的百分之五十，每年我国节省的电量，就是一个三峡电站发电量的总和，其节能效益相当可观；（2）没有频闪，无红外和紫外辐射，对环境及无毒害无污染；（3）发出的光色度纯，改变电流可以改变颜色，通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，可方便的实现红黄绿兰橙多色发光；（4）作为一种新型的照明技术，LED还具有小型化、寿命长、平面化、稳定性好、响应时间短、可设计性强等特点，可以从很大程度上改变我们的照明观念。使我们可以从传统的点、线光源局限中解放出来，实现照明光的随意布置；（5）除此之外，因为LED工作时使用的是2—5V的直流电压，而利用太阳能产生的电很容易达到LED的工作电压，所以与传统的照明技术相比LED特别适合与太阳能相结合。

　　规模新世纪照明主流是高亮度白光LED的终极目标。对白光LED而言，照明替换市场是相当有潜力的。过去常规LED只能在产品上充当指示灯号，而今随着技术进步、亮度提升，高亮度白光LED正一步步进军潜力庞大无比的灯光照明市场。根据Frost Sullivan的统计，当前全球照明市场的年均成长率约为5.5％，2000年市场规模达45亿美元beat365中国在线体育，是可见光LED的2倍以上。若以每年白光LED发光效率平均成长60％的速度开发下去，要达到大型化、低价化、使用寿命长的照明用光源并非不可能。业界一般认为，白光LED照明市场可望在2010年左右趋于成熟。目前日亚化工、丰田合成、SONY、住友电工等业者都已有初步的照明产品问世，唯因价格与常规灯泡相比仍有很大的差距。预计未来10年内，高亮度LED对全球照明工业将造成巨大的冲击。正因为此，各界都对白光LED寄以厚望，有“绿色照明光源”之称。

　　在技术方面白光LED目前已商品化的第一种产品为蓝光单晶片加上YAG荧光粉，其最好的发光效率约为25流明/瓦，YAG多为日本日亚公司的进口，价格在2000元/公斤；第二种是日本住友电工亦开发出以ZnSe为材料的白光LED，不过发光效率较差，但由于目前白光LED市场热销，仍呈现供不应由求现象。基于这种市场行情，目前许多业者正千方百计进行LED的研发生产，除日亚化学和住友电工外，还有丰田合成、罗沐、东芝和夏普，美商Cree，全球3大照明厂奇异、飞利浦、欧司朗以及HP、Siemens、Research、EMCORE等都投入了该产品的研发生产，对促进白光LED产品的产业化、市场化方面起到了积极的促进作用。

　　发光二极管(Light Emitting diode LED)是一种新型固体光源，作为一种节能环保的绿色光源被广泛关注和研究，被称为继白炽灯、荧光灯和高压气体放电灯后的光源。LED灯的结构和原理图如右。是由LED芯片与荧光粉涂层及包覆层和引线组成。LED的发光与荧光粉的发射光谱互补组合可以得到想要的较宽发光的谱带，从而使其可以应用于照明。

　　自从出现发光二极管LED以来，人们一直在努力追求实现固体光源。虽然LED在很早就在电子产品中的得到了有效广泛的应用，并且因其寿命长、发热低，在强电中用作信号指示灯也有较长的历史，在交通信号灯、广告中也得到了较广泛的应用。但是LED作为照明光源，现在用得较广的是广告、立交桥轮廓灯和建筑物立面照明。作为一般照明，真正发挥其节能环保作用，造福人类改善环境的作用却存在一些技术难关，最重要的是多颜色荧光粉的制备、散热及封装技术等，使它的应用受到很大限制。

　　1.将红，绿，蓝三基LED芯片封装在一起，制成白光LED。此方法由于不存在光转换的过程，光效较高beat365中国在线体育，亮度也比较好，但如果不同颜色的LED中有一只劣化，则大大影响其显示效果;且不同LED的驱动电压有所区别，其驱动电路的设计也比较复杂。

　　2.使用蓝色LED芯片结合可被蓝光激发发黄光的荧光粉，当比例合适时，可制成光转换白光LED(Luminescence Conversion WLED)。这种方法实现白光LED，成本低，生产容易，但是光效较低，且发光的均匀度不好，光谱成分中缺少红光。

　　随着发光二极管LED制造工艺的不断进步和新型材料(氮化物晶体和荧光粉）的开发及应用，使发白色光的LED半导体固体光源性能不断完善并进入实用阶段，因此白光LED是LED产业中最被看好的新兴产品，在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，白光LED在照明市场前景备受全球瞩目，欧、美及日本等先进国家也投注许多人力，并成立专门的机构推动白光LED研发工作。它将成为21世纪的新一代光源--电光源，以替代白帜灯、荧光灯和高压气体放电灯等传统光源，白光LED孕育着巨大的商机。

　　然而，传统的照明指示采用了简单的单色多色组合显示技术，电路中必须有相应的电源系统，在正常情况下，备用电源不工作，只是完成充电保护；在特殊情况下，或停电状态下，备用电源工作，照明LED指示灯具。这个过程存在着备用电源老化及使用寿命的关键问题。加上，现有LED显示系统由于是单色发光，只能显示亮度，而无法用于照明，即分辨率非常低，从而限制了实际照明的需要及应用。

　　据了解，目前美国已经开始将风能、太阳能、LED三者结合来进行住宅、办公楼等建筑物的制冷、取暖和照明。这种崭新的尝试可以使资源得到最大程度的利用。如果能够成功地进行推广将会取得巨大的经济和社会效益。由此可见，LED产业蕴藏着巨大的发展潜力。不但如此，它还能够带动半导体制造业和原材料制备等相关产业的发展。专家预言，LED作为照明光源，就像晶体管取代电子管一样，大势所趋，不可阻挡。

　　照明用LED研制的主要技术关键在于：（1）高强度、长余辉发光材料；（2）LED产品设计与制造。

　　目前，LED的主导产品广泛应用于各类显示器元器件，如：室外大屏幕显示器、交通信号灯显示器。也有部分小型家电产品如装饰灯具、小手电等饰品。这些应用已经初步显示了强大的市场价值。

　　河南海岩电子技术有限公司自1998年以来，一直致力于LED新技术的开放与应用beat365中国在线体育。目前，系列产品已经应用于消防安全火警显示灯，LED产品获得国家授权专利(ZL01240147.1)，广泛应用于楼梯指示、消防通道指示等场所。

　　LED是英文LightEmittingDiode的缩写，中译名为发光二极管。发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会100把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。

　　3.使用紫外光LED芯片和可被紫外光有效激发而发射红、绿、蓝三基色荧光粉有机结合组成白光。此方法由于使用了三种荧光粉发光，显色性比较好，但是工艺复杂，也存在光效低的缺点。

　　其中后两种较易实现，只需要在已经比较成熟的的荧光粉的制备技术方面做进一步的研究。总的来说，白色LED光源的发展离不开四种荧光粉：即三基色稀土红、绿、蓝粉和石榴石结构的粉，在未来较被看好的是三波长光，即以无机紫外光晶片加三颜色荧光粉，用于封装LED白光，预计三波长白光LED今年有商品化的机会。但此处三基色荧光粉的粒度要求比较小，稳定性要求也高，具体应用方面还在探索之中。