半導體照明有哪些結構與發展趨勢？

一、背景

半導體照明包括半導體發光二級管（LED）和有機發光二極管（OLED），是用第三代半

導體材料和有機半導體材料制作的光源和顯示器件，由于使用固態發光器件，亦稱固態照明。

半導體照明具有耗電量少、壽命長、體積小、色彩豐富、抗震動、可控性好等特點，是光源

領域一場成功的技術革命。LED 結構與 OLED 有所差異，因此其產業鏈的各個環節也*不同

半導體照明的應用領域包括信號指示、顯示、背光、景觀裝飾、汽車照明、通用照明、農業、

醫療等領域。

二、國外舉措

近年來，世界各國紛紛出臺政策并提供補貼支持，推動半導體照明的技術研發和產業發展，

以減少照明設施的能源消耗，促進綠色低碳的發展。

（一）LED

美國的LED產業以Cree公司（Cree.Inc）為代表，其業務涵蓋LED照明、組件、芯片等部分，

LED 照明產品能夠達到 140 流明 / 瓦（lm/W）。2016 年 2 月，Cree 公司推出了一種 PAR30LED燈泡，色溫3000K，使用壽命22年（25000小時），而在9月份，該公司又推出多種新產品，再次刷新使用壽命，有些能夠達到 32 年。美國另一家*企業 GE 照明（GE Lighting）的室內照明 LED 產品使用壽命能達到 50000 小時，效率可達 100 lm/W。學術方面，美國伊利諾伊大學香檳分校（UIUC）在 2016 年 8 月份宣布開發了一種新方法，可以讓綠光 LED 亮度和效率增強。研究人員使用工業標準的半導體生長技術，制備了生長在硅基質上的氮化鎵（GaN）立方形晶體，能產生強勁的綠光用于先進固態照明應用。該項技術有可能通過與紅藍兩色二極管混色的方法產生白光，更加節能。

歐洲方面， 德國歐司朗（OSRAM）公司是世界的光源制造商，該公司在汽車 LED

照明上有技術優勢，他們的節能 LED 車燈技術 2016 年 9 月份贏得了 BMW 的大單，而 2016年 10 月份其又宣布開發了一種智能、高分辨率 LED 車頭燈的基礎技術，可以對環境進行自適應光線調整。 荷蘭飛利浦照明公司（ Philips ）也是歐洲重要的 LED 照明產品生產商，其新一代節能 LED 照明產品 MASTER LED 管燈平均使用壽命達 30000 小時，色溫范圍 3000-6500K，光效可達 148 lm/W。日本豐田合成株式會社（Toyoda-Gosei）提供具有世界*亮度的小型節能白光 LED 等產品。該公司2016年8月16日宣布整合其在日本本土的光電業務，以此提高生產資源利用率，從而全面增強其 LED 業務，提升產品質量，促進 LED 照明在東南亞及其它地區的應用。

（二）OLED

在OLED方面，歐洲的德國歐司朗（OSRAM）、荷蘭飛利浦（ Philips ）均有照明產品上市，

日本在這一領域也有很大的投入，出現了代表公司及成果。德國歐司朗公司研究并開發了柔

性OLED汽車尾燈等OLED汽車照明用品。荷蘭飛利浦照明公司也已經有OLED照明產品上市。日本柯尼卡美能達（Konica Minolta）于 2014 年建成了世界*大規模生產塑料基柔性 OLED照明帶的工廠，并于同年投產，產品包括白光和彩色可調光兩種，其*的彩色可調光產品雖然面積較小，但厚度僅有 0.29mm，50*30mm 的產品質量僅為 0.6g。日本三菱重工（MHI）旗下的 Lumiotec 公司（Lumiotec Inc.）于 2011 年建成世界大規模生產 OLED 板的工廠，做到了硬質 OLED 發光產品的工業化生產，目前共有三種主要產品，其 2016 年新發布的產品（P11 系列）性能可達到亮度 5000cd/m 2 （145mm*145mm 尺寸的亮度為 250 lm）、壽命超過 3000 小時，同時質量更輕。

三、國內進展

我國對于半導體照明一直非常重視，“ 十三五 ” 規劃第四十八章明確指出要發展綠色環保

產業，推廣包括半導體照明在內的節能環保技術裝備。根據發改委等在 2011 年發布的 “ 中國逐步淘汰白熾燈路線圖 ”，2016 年 10 月 1 日起禁止進口和銷售 15 瓦及以上普通照明白熾燈，這也給半導體照明的推廣帶來了機會，使得國內半導體照明公司迅速發展起來。

（一）企業層面

LED 方面，江西聯創光電科技股份有限公司的主導產品為 LED 和光電線纜，公司建立了

從 LED 外延片、芯片、器件到背光源、全彩顯示屏、半導體照明光源等應用產品的較完整的產業鏈。該公司的 LED 面板晶燈單顆 LED 光通量達到 8.5 lm 以上，單顆燈珠光效大于 140 lm/W，使得燈具光效高、可靠性強、壽命長。晶能光電（江西）有限公司主營通用照明、顯示屏、LCD背光和工業領域的LED芯片產品，其與南昌大學、中節能晶和照明有限公司共同完成的“硅襯底高光效氮化鎵基藍色發光二極管項目 ” 榮獲 2015 年度國家技術發明一等獎，這一基于硅襯底的 GaN 外延技術，有望大幅度削減 LED 芯片的生產成本。此外，中國國內 LED 生產企業還包括三安光電、木林森、飛樂音響、國星光電、鴻利智慧、利亞德、德豪潤達、雷曼光電、乾照光電、歐普照明、得邦照明、陽光照明等。

在 OLED 方面，以北京翌光科技有限公司為代表的廠家自 2015 年開始產業化建設，并于

2016 年達成投產，具有率白光器件、光取出技術等一系列自主技術。京東方科技集團股份有限公司在 2016 年也宣布了兩項 AMOLED 6 代線計劃。2016 年 11 月 30 日，深圳市華星光電技術有限公司投資建設的第 11 代 TFT-LCD 及 AMOLED 新型顯示器件生產線建設項目（簡稱“G11 項目”）正式對外宣布開工。

（二）研究層面

除了產業層面，國內半導體照明在研究層面也開展了很多工作。2016 年 9 月，中科院海西

研究院（福建物構所）研制成功擁有*自主知識產權的千瓦級大功率熒光 LED 照明光源，該技術以熒光陶瓷替代目前 LED 的核心材料熒光膠，在 LED 照明行業屬于重大技術突破，將助推我國 LED 全面替代傳統光源，重構光電產業生態，進而開創一個千億元級大功率 LED應用新市場。同月，南京工業大學科研團隊的zui鈣鈦礦 LED 研究，創新性地設計并制備了一種具有多量子阱結構的鈣鈦礦 LED，兼具有機和無機半導體材料的優勢，具有價格低廉和更接近自然光的特點。2016 年 10 月，南京大學的研究人員采用一種混合納米晶體的方法，在氮化銦鎵（InGaN）/ 氮化鎵（GaN）藍光 LED 結構的納米孔洞中填充納米晶體，大幅提高白光LED 的效率。

2016 年，我國功率型白光 LED 產業化光效 160 lm/W（廠商 176 lm/W）；LED 室內

燈具光效超過 90 lm/W，室外燈具光效超過 110 lm/W；具有自主知識產權的功率型硅基 LED芯片產業化光效150 lm/W，硅基黃光LED（565nm）光效達到130 lm/W，硅基綠光LED（520nm）

光效超過 180 lm/W，達到水平；深紫外 LED 技術進一步提升，280nm 深紫外 LED

室溫連續輸出功率超過 20 mW，處于*水平；白光 OLED 光效超過 120 lm/W；LED

小間距顯示屏產品產業化zui小間距已達 0.9mm。在無法長期使用傳統照明方法的太空，LED 成為了宇航員工作生活的光源選擇，2016年 10 月 17 日發射成功的神舟十一號載人飛船的艙內照明設備和交會對接照明設備均使用航天科技集團五院 510 所生產的國產 LED 光源產品，在太空中進行了 LED 植物光照系統種植生菜的科學試驗，LED 照明成為神舟飛天的一大亮點。

三、未來發展趨勢

我國的半導體照明事業在材料領域 863 計劃重大項目和國家支撐計劃項目的實施下，實

現了功率型芯片的從無到有。2016 年，我國功率型白光 LED 產業化光效達到 160 lm/W，與先進水平差距縮小（廠商 176 lm/W）而具有自主知識產權的硅襯底白光 LED 光效已經達到 150 lm/W。我國的半導體照明產業規?，F在已經超過五千億元，在創新技術、產業發展等方面有了長足進步。盡管如此，半導體照明產業還遠未進入產業成熟期，目前正處于一個三重動力共動發展的關鍵時期，即基于生物機理研究和健康需求的光品質的提升、基于 LED 可控性的數字化發展以及區別于通用照明的創新應用的拓展，這三重動力共同推動了半導體照明與新一代信息技術的融合，推動按需照明和創新應用的發展。

未來，面向物聯網的多技術融合成為產業發展重要趨勢。LED 技術將與智能感知、識別

技術、低功耗廣域智能物聯技術深度融合，可作為支撐“互聯網 +” 人工智能技術方案的智能硬件；OLED 的可彎曲特性，便于智能可穿戴設備和虛擬現實 / 增強現實技術的實現。隨著人們對照明光品質、光健康、舒適度等提出更高需求，針對不同年齡階段、不同照明場所的按需照明將成為趨勢。農業、光健康、光治療、光通信、小間距顯示等細分應用市場正在啟動。此外，光通訊、紫外與紅外技術、OLED、 μ-LED 等技術也為高附加值產品和培育細分應用品牌提供了重要切入點。

為確保我國的發展優勢，應進一步加強光健康、光生物、農業光照等高附加值領域的

基礎研究，重視原始和顛覆性技術創新；進一步發揮聯盟等行業組織的協同創新作用，持

續推動創新鏈、產業鏈、資金鏈和服務鏈建設，為我國半導體照明產業持續發展提供動力

和保障；進一步調動地方積極性，發揮地方優勢，加快形成特色鮮明的產業集群；以

化視野和開放的心態，開展技術合作、標準檢測認證、跨境電商、跨國創新創業大賽

等，推動我國照明技術與產品走出去。

半導體照明有哪些結構與發展趨勢？半導體照明有哪些結構與發展趨勢？

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