【文章內(nèi)容簡介】 會達到150臺 。 如 下表是 2021年全球高亮度 LED封裝廠的產(chǎn)值排名。 表 2021年全球高亮度 LED封裝廠產(chǎn)值排名 In 2021 the global high brightness LED package factory output ranking 排名 廠商 2021年 2021年 年度變化 1 日亞 1359 1219 10％ 2 歐司朗 805 724 10％ 3 Cree 495 616 24％ 4 三星 LED 188 516 175％ 5 Lunileds 426 420 1％ 6 首爾半導體 257 392 52％ 7 Stanely 300 346 15％ 8 億光 351 342 2％ 9 豐田合成 214 322 50％ 10 Liteon 336 303 10％ LED 光源的應用現(xiàn)狀及目前存在的問題 7 分析國內(nèi)外 LED市場 據(jù)統(tǒng)計， LED在 2021年的使用量約為 2億個， 2021年估計有 6億個的使用量，而 2021 年使用量則大幅提升到 12億個。而產(chǎn)值部分，根據(jù) Strategies Un limited的統(tǒng)計，日本大型車燈廠小系（ Kohido） 預計 ，到 2021年所有的新車都會以 LED作為車燈。在照明市場方面，根據(jù) Frost Sullivan的預估， 2021年白熾燈泡及日光燈的全球市場規(guī)模約為 43億美元，每年 的 成長率約為 5%，是 2021年全球可見光 LED市場規(guī)模的 右，照明市場的發(fā)展空間頗大。再根據(jù) Reed Electronics Research統(tǒng)計， 1999年全球白光 LED市場有 8800萬美元的市場， 2021年則已成長至 ，至 2021年皆會保持 40%左右的成長速度，并可達到 ，預估 2021年市場規(guī)模將成長至 ，且年平均復合成長率達 %， 顯而易見 此照明市場具有相當 大的成長空間。此外，富士總研辦統(tǒng)計指出， 2021年全球白光 LED生產(chǎn)個數(shù)達 247 000 千個，產(chǎn)值達 154百萬美元， 2021產(chǎn)量年成長率則達到 %，產(chǎn)值年成長率則為 %。依應用產(chǎn)品加以區(qū)分，則高達 %是應用于移動電話外市場。而從今年開始，全球白光 LED亦會有顯著成長，從去年 的 190億日元增加到今年的 254億日元， 2021年則會成長到 350億日元， 2021年達到 480億日元。平均單價則是呈現(xiàn)緩慢下滑，從去年的 79日元，到 2021年下降到 68日元，約為藍光 LED價格的 2倍。臺灣在全球 LED的產(chǎn)值方面，其下游產(chǎn)值居全球市場占有率第一，中游則位居第二，但在上游方面，由于無法掌握關鍵技術，因此在專利權上始終受制日商影響，居全球市場占有率較低，臺灣在 1997年成功開發(fā)白光 LED， 近年來具有白光面光源等專利權 33項，目前正在審查之專利計11項，不僅突破日本長期掌握的白光 LED專利權，其白光 的品質(zhì)及效果比起日亞來說，甚至有過之無不及，對提高臺灣光電產(chǎn)業(yè)的國際競爭力有重大貢獻。 在全球能源短缺、環(huán)保要求不斷提高的發(fā)展趨勢下，憑借 LED光源照明的亮度高、 使用壽命長、節(jié)能、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)勢，伴隨著 LED技術的飛速發(fā)展，使 LED成為普通照明光源的時日越來越近， LED照明必將成為人類照明史上繼自熾燈、熒光燈之后新的照明革命。 LED 光源的應用現(xiàn)狀及目前存在的問題 8 第 3 章 LED 光源與傳統(tǒng)光源的對比 LED的發(fā)展歷程 1907 年， Henry Joseph Round第一次在一塊碳化硅里觀察到電致發(fā)光現(xiàn)象 。 20世紀 三十年代 Bernhard Gudden和 Robert Wichard在德國使用從鋅硫化物與銅中提煉的黃磷發(fā)光。 1936年， Gee Destiau出版了一份關于硫化鋅粉末發(fā)射光的報告。隨著電子器件研發(fā)和業(yè)界認識的逐步深入，最終出現(xiàn)了“電致發(fā)光”的術語。 20世紀 50年代，英國科學家在電致發(fā)光的實驗中使用半導體砷化鎵發(fā)明了第一個具有現(xiàn)代意義的 LED， 它僅能發(fā)出不可見的紅外光。 ,20世紀 60年代末，人們在砷化鎵基體上使用磷化物發(fā)明了紅光 LED，從此 LED進入了一個高速發(fā)展的時期。表 二 記錄了 LED自上世紀60年 代后的發(fā)展 。 表 LED的發(fā)展歷程 The development process of LED 時間 發(fā)光效率 色彩 備注 1965 年 (650nm) 材料為 GaAsP。 1968 年 1lm/W 紅、橙、黃 采用氮摻雜技術生產(chǎn)GaAsP。 20 世紀 70 年代 1lm/W 紅、綠、黃 封裝技術取得較大發(fā)展。 20 世紀 80 年代 10lm/W 紅、黃、綠 采用 AlGaAs材料，這是一次重大突破。 20 世紀 90 年代 25lm/W 橘紅、橙、黃、 綠、 藍、白 開發(fā)出了新的 AlInGaP材料，且藍光 LED的出現(xiàn)具有歷史意義 。 2021 年 55lm/W 全色 LED 已具有一定的實用照明價值，在交通信號燈、礦燈等可靠性要求高的場合已可以取代傳統(tǒng)光源，并在景觀照明領域有了初步的應用 。 2021 年 12 月 95lm/W 全色 實用性更強，已開始進入小家電市場。在很多景觀照明場合得到應用 。 LED 光源的應用現(xiàn)狀及目前存在的問題 9 自 1964年首先出現(xiàn)紅色 LED后，之后才出現(xiàn)黃色 LED，直到 1994年，藍色、綠色 LED才研制成功。 1996年由日本 Nichia公司 (日亞 )成功開發(fā)出白色 LED。隨 著 LED發(fā)光效率和光能量的提高，目前 LED已在科研和生產(chǎn)領域得到了廣泛的應用。尤其是近年來高光效、高亮度的白色 LED的開發(fā)成功，使得 LED在照明領域的應用成為可能。目前，世界各國均加緊提高 LED光效方面的研究，在不遠的將來其發(fā)光效率將有更大的提高。曾經(jīng)有人指出，高亮度 LED將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡后，最偉大的發(fā)明之一 [3]。 LED光源的特點 作為新世紀的高效率光源， LED擁有普通光源無法比擬的的特點，如發(fā)光效率高、耗電量少、使用壽命長、無屏閃、安全可靠性強、有利于環(huán)保、耐震動，響應速度快、冷光 源等特點，廣泛應用于日常照明、指示燈、信號燈、顯示屏、景觀照明等領域。 （ 1)發(fā)光效率高 。 LED經(jīng)過幾十年的技術改良，其發(fā)光效率有了較大的提升。白熾燈、鹵鎢燈光效為 1224lm/W，熒光燈 5070lm/W，鈉燈 90140lm/W，大部分的耗電變成熱量損耗。理論上 LED發(fā)光源光效可達到 300lm/W。 目前，隨著政府加大力度支持LED發(fā)光源產(chǎn)業(yè) ， 國內(nèi)許多產(chǎn)家能生產(chǎn)大于 120 lm/W的 LED發(fā)光管，且其光的單色性好、光譜窄，無需過濾可直接發(fā)出有色可見光 [4]。 （ 2)耗電量少 。 LED單管功率 ，采用直流驅(qū)動，單管驅(qū)動電壓 伏，電流 1518毫安，反應速度快，可在高頻操作 ， 同樣照明效果的情況下 ， 耗電量是白熾燈泡的 十 分之一，熒光燈管的 三 分之一。 （ 3)使用壽命長 。 LED采用電子光場輻射發(fā)光， 白熾燈具有燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點。而 LED燈 具有 體積小、 重量 輕 的特點 ， 且采用環(huán)氧樹脂封裝，可承受高強度機械沖擊和震動，不易破碎， 平均壽命 可 達 10萬小時， LED燈具使用壽命可 達 510年，可以大大降低燈具的維護費用，避免經(jīng)常換燈之苦。 （ 4)安全可靠性強。 LED光源發(fā)熱量低、無熱輻射， 屬于冷光源， 而且 可以安全觸摸 、能精確控制光型及發(fā)光角度、光色柔和、無眩光，并且 不 含 汞、鈉等可能危害健康的物質(zhì)， 內(nèi)置微處理系統(tǒng)可以控制發(fā)光強度，調(diào)整發(fā)光方式，實現(xiàn)光與藝術結合。 （ 5)有利于環(huán)保。 LED為全固體發(fā)光體， 具有 耐震、耐沖擊 的特點，不易破碎，廢棄物也可回收，沒有污染，光源體積小，可以隨意組合，易開發(fā)成輕便小型照明產(chǎn)品，并且 也便于安裝和維護。 傳統(tǒng)光源與 LED光源相比的現(xiàn)狀 與 LED 光源相比，普通光源確實有不小的 略勢， LED 光源的一些特點普通光源是無法代替的。 首先將現(xiàn)在最常用的熒光燈與 LED光源做一下對比， 自上世紀 30年代由 GE公司首先推出 T12熒光燈以來，熒光燈的光效、壽命等各項指標有了很大提高。與此同時我LED 光源的應用現(xiàn)狀及目前存在的問題 10 們可以發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象，熒光燈的管徑越來越細。熒光燈管徑的縮小可以節(jié)省原材料、加工燃料、運輸倉儲的成本。但是細管徑的開發(fā)成功是和一系列原材料 的 性能、加工工藝和制造設備性能的提高有關 ， 特別是稀土熒光粉的研發(fā)成功，對細管徑熒光燈的出現(xiàn)尤為關鍵。由于熒光燈是高光效的線狀光源，易于控光，光線柔和均勻，單燈光通量達幾千流明，適合辦公室等室內(nèi)照明，而且價格低廉，近期內(nèi)難以被 LED大規(guī)模替換。為適應小管徑熒 光燈生產(chǎn)，原材料生產(chǎn)工藝和設備還在改進提高。熒光燈的汞污染問題，近年來受到很大關注， 如果將熒光燈的汞污染問題合理的解決，熒光燈是不會輕易被 LED光源大規(guī)模替換的。 然后是人類第一次使用的電光源 白熾燈，白熾燈相比其它光源光效非常 底，而且燈絲容易斷，外殼容易破碎，又因為其靠將電能轉(zhuǎn)化為熱能的熱輻射 發(fā)光，所以白熾燈的散熱問題很難解決，并且相比之下白熾燈的壽命不算長，所以近期內(nèi)就算不被LED光源代替， 也會被其它光源代替，況且現(xiàn)如今使用白熾燈照明的工程已經(jīng)不算多了。 再說一下鹵鎢燈，近年來各國政府相繼制訂了限制和逐 步淘汰低光效的白熾燈計劃，鹵鎢燈并未列入限制的范圍，鹵鎢燈從本質(zhì)上來講，是熱輻射光源，受燈絲溫度的限制。它的輻射極大部分處于近紅外區(qū)域，光效不可能很高 ， 鎢絲在高溫下的蒸發(fā)，也限制了它的壽命，目前鹵鎢燈的光效和壽命僅略高于白熾燈 。 鹵鎢燈使用方便 ， 可調(diào)光，生產(chǎn)技術和設備都已成熟，價格低廉，產(chǎn)量很大，由于用戶的消費習慣，如果沒有政府的強制，鹵鎢燈還有 一 定的生存空間。紫紅外反射膜的鹵鎢燈早在 1981年就由美國 GE公司提出。由于鹵鎢燈在 7502600nm波段的近紅外輻射達到總輻射的 76％，理論上帶紅外反射膜燈的光效 可以是不帶膜的 ， 實際上由于種種原因，光效僅增加 30％ 50％ 。 由于消費習慣，消費者喜愛白熾燈形的燈泡。目前國內(nèi)廣明源公司已在生產(chǎn)白熾燈形的鹵鎢燈。鹵鎢燈的體積小，近似點光源，適于投射照明。從長遠看，小功率鹵鎢燈有被 LED取代的可 能。 高強度氣體放電燈，大功率氣體放電燈是一種高亮度、高光通量的光源，它的單燈光通量可達數(shù)十