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1、毕业论文题 目: LED照明技术现状调查分析所属系、部 : 电子信息与电气工程系 年级、 专业: 电气091 姓 名: 李 文 学 号: 200904011092 指 导 教 师: 王万岗 完 成 时 间: 2012-05-10 摘 要LED作为新的、最有潜力的光源，越来越引起人们的重视。LED从早期仅仅作为一只普通的指示小灯，用在像电视机、录音机等家电上，到今天被广泛地用作户外显示、交通信号、汽车尾灯和景观照明，以及正在开始的路灯照明和大尺寸LCD背光光源，经历了差不多20-30年的时间，其发展之迅速是有目共睹的。特别是LED在5-10年将进入通用照明市场的预期更是牵动了无数颗激动的心，有很
2、多有志之士想在这方面有所贡献，或参与到这个历史的洪流当中。也正是因为大量人力、物力的投入，才使得LED照明技术和市场近几年发展的异常迅速。关键词：LED；光源；指示小灯；路灯照明；发展；异常迅速AbstractLED for new, the most potential source of light, more and more attracted peoples attention. LED from the early merely as a common instructions small lights, like TV sets in, tape recorder, home a
3、ppliance, today be widely used as a outdoor display, traffic signal, automobile tail lights and landscape lighting, and are beginning to the street lamp lighting and big size LCD backlighting the light source, experienced almost 20 to 30 years, the rapid development of it is obvious to all. Especial
4、ly in LED 5-10 years will enter the general lighting market expectations but also affects the millions of excited heart, there are a lot of people with lofty ideals to make some contributions in this, or to participate in the history of the stream. It is also because a large number of manpower and m
5、aterial resources into, that LED lighting technology and market in recent years the rapid development of abnormal.key words：LED; Light source; Instructions small lights; Street lamp lighting; Development; Exceptionally rapid目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 论文的研究背景及意义11.2 国内外研究历程及概况31.3 论文的研究目标及内容3第2章 LED
6、照明技术的特点52.1 LED的基本概念和特点52.1.1 LED的基础概念52.1.2 LED术语52.1.3 LED的发光特点62.2 LED照明原理72.2.1原理简介72.2.2性能特点82.2.3 LED照明的设计理念82.3 LED照明的优点92.4 LED照明的缺点102.5 LED的基础运用102.6 LED照明与光纤照明的比较11第3章LED技术的现状153.1 国外LED技术现状分析153.2 国内LED技术现状分析183.3 制造技术分析20第4章LED照明技术发展趋势224.1 LED照明的技术的前景224.2 LED未来发展的方向224.3 提升LED 产业发展的几点
7、意见24结束语26致 谢27参考文献28第1章 绪论1.1 论文的研究背景及意义LED作为新的、最有潜力的光源，越来越引起人们的重视1。LED从早期仅仅作为一只普通的指示小灯，用在像电视机、录音机等家电上，到今天被广泛地用作户外显示、交通信号、汽车尾灯和景观照明，以及正在开始的路灯照明和大尺寸LCD背光光源，经历了差不多20-30年的时间，其发展之迅速是有目共睹的。特别是LED在5-10年将进入通用照明市场的预期更是牵动了无数颗激动的心，有很多有志之士想在这方面有所贡献，或参与到这个历史的洪流当中。也正是因为大量人力、物力的投入，才使得LED照明技术和市场近几年发展的异常迅速。高亮度LED(H
8、B-LED)技术的飞速发展使LED成为普通照明光源的时日越来越近。LED发光效率、寿命以及光输出的明显改善激活了LED照明应用的早期专用市场，看好LED照明的人士深受鼓舞，并相信其将对未来十年照明市场产生重要影响。实际上，美国、日本、韩国及中国（ 包括台湾地区） 等都已提出LED照明（即固体照明）计划，并正在进行相关研究与开发。照明用电占整个用电量约五分之一，因此这些计划的首要目的就是节能，其次可减少石油进口、降低温效应以及节省用户成本。LED(HB-LED)应用渐宽技术进步明显目前，LED(HB-LED)应用领域主要是手机、显示、汽车、照明、信号灯以及其他领域。虽然受2001年世界经济下滑的
9、影响，但1995年-2002年间LED(HB-LED)市场的年均增长率仍在47%以上，2002年产值达到18亿美元，2003年产值超过估计可达25亿美元。从表1可以看出，照明HB-LED仅占2002年整个HB-LED 市场的5%，但它却是增长最快的市场之一，正是这一点引起人们的极大关注。与传统照明光源相比，LED寿命长，这是其应用看好的主要原因，尤其是在可靠性要求高以及维护成本也较高的场合。例如，机器照明中灯光故障致使生产线停工所造成的损失，要远远高出 LED 与传统光源之间的价差。LED在机器照明、建筑及零售业等照明领域的应用已有数年历史，但许多其他领域照明系统设计者还刚刚开始理解其特性，并
10、把LED当成新的照明工具进行试验。LED不但色彩饱和，而且设计灵活，颇受设计人员青睐。迄今为止，绝大多数LED照明应用都是彩色的。红、绿、黄LED的组合使色彩及灰度（167万色）的选择具有较大的灵活性。此外，与传统白光源相比，LED节能 80-90%，并且光束不产生热量。在白光应用中，LED的发光效率是白炽灯及卤素灯的2倍以上，并且最好的白色LED比标准60-100W白炽灯(17lm/W)的效率要高出许多。目前，在实验室中演示的白色 的发光效率已接近荧光灯80lm/W。LED的主要缺点是成本高、光输出低，这是LED技术攻关要解决的主要问题，最近几年已取得较大进展。对商业白色LED来说，利用大面
11、积芯片及特殊封装技术可以使每个器件的光输出提高倍，并使每流明光输出的成本下降80%。有关人员称，将来正式生产时其性能还会提高成本还会下降，预计在未来5年内LED在照明市场应用将取得实质性进展。LED照明技术研究的意义在于： 节能价值，对社会产生巨大的能源效益中国绿色照明工程办公室节能调查结果十分惊人，中国能源的12%用在了照明上，每年约3000亿度以上，如果用LED技术取代全部白炽灯或部分取代荧光灯，可节省1/3的照明用电，就意味着节约1000亿度，相当于一个总投资超过2000亿元人民币的三峡工程全年的发电量。这对能源供给紧张日益凸显的中国来说，无疑具有十分重要的战略意义。 环保价值，对人类产
12、生“功在当今，利在千秋”的环保效益（白光）LED不仅节能，而且无热辐射、不含水银等重金属，无污染及废弃物处理问题等众多优点，因此被视为“绿色照明光源”的明日之星，在不久的将来，将取代目前为照明市场的主流白炽灯泡及荧光灯（日光灯）；其广泛应用将同样产生不可估量的环保效益。因此，LED技术产业其自身的节能和环保特征，是影响一个国家或地区“能源战略”和“环保战略”的重要产业，因此世界各国、地区领导人都十分重视这一产业的发展培育。1.2 国内外研究历程及概况一， 国内研究历程 二， 国外研究历程三，我国与美国LED技术研发对比美国从事 行业的相关公司起点高 ， 投入雄厚 ， 核心竞争力强。美国 公司是
13、生产 衬底及 衬 底 上 蓝 绿 光 产 品 国 际 著 名 的 公 司 ； 公司是安捷伦（ 前身是 公司 ） 和照明巨头菲利浦公司联合成立的功率 公司 ， 在红光及功率型 芯片制造中发明了很多原创性专利 ； 通用 电 气 公 司和 设 备 制 造 商 成 立 公司也是瞄准了照明市场。而我国 总体研发水平不高 ， 资源配置不合理 ， 人才、资金使用分散 ， 存在低水平重复现象 ； 缺少核心专利技术和行业标准 ； 企业规模小 ， 缺乏竞争力 ； 资本市场不完善 ，资本投入往往急功近利 ， 融资困难。封装企业由于我国有劳动力优势 ， 在珠江三角洲及长江三角洲蓬勃发展 ， 美国一些 企业如 公司就专
14、做设计 ， 再委托中国加工。1.3 论文的研究目标及内容第2章 LED照明技术的特点2.1 LED的基本概念和特点2.1.1 LED的基础概念LED是Light Emitting Diode的缩写，即发光二极管。是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，引起光子发射而产生光。LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。2.1.2 LED术语波长：光的色彩强弱变化，是可以通过数据来描述，这种数据叫波长。我们能见到的光的波长，范围在380至780nm之间。单位：纳米（nm） 亮度：亮度是指物体明暗的程度，定义是单位面积的
15、发光强度。单位：尼特（nit） 光强：指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和范围内发出的可见光辐射强弱的物理量。 单位：烛光（cd） 光通量：光源每秒钟所发出的可见光量之总和。单位：流明（Lm） 光效：光源发出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源节能的重要指标。单位：每瓦流明（Lm/w）。 显色性：光源对物体呈现的程度，也就是颜色的逼真程度。通常叫做显色指数，室内显色性通常表示为Ra，以数值表示。Ra100为日光下的显色性。 色温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。（只有白光才有色温） 单位：开尔文（k）。 眩光：视野内有亮度极高的物体或强烈的亮
16、度对比，所造成的视觉不舒适称为眩光，眩光是影响照明质量的重要因素。 同步性：两个或两个以上LED灯在不规定时间内能正常按程序设定的方式运行，一般指内控方式的LED灯，同步性是LED灯实现协调变化的基本要求。 防护等级：IP防护等级是将灯具依其防尘、防湿气之特性加以分级，由两个数字所组成，第一个数字代表灯具防尘、防止外物侵入的等级（分0-6级），第二个数字代表灯具防湿气、防水侵入的密封程度（分0-8级），数字越大表示其防护等级越高。 光周期：自然界或人造的能够影响生物有机体的亮暗循环。; T/ i S5 s; 8 z ?光度测量：根据给定的光效函数，如V()和V()，测量辐射量的方法。7 G%
17、u9 g+ t1 P/ x* S光强分布：光源或者灯具在空间各个方向的光强分布。6 e5 p. t% s: 5 - U 光强曲线图（表）：光强由极坐标或者图表给出，表中的数值为光源在每1000流明光通时产生的光强。对于光强非对称分布的情况，可采用两个不同平面内的光强分布图来表示该灯具的光强分布情况。2.1.3 LED的发光特点白光LED基本上有两种方式，一种是多晶片型，一种是单晶片型。前者是将红绿蓝三种LED封装在一起，同时使其发光而产生白光，后者是把蓝光或者紫光、紫外光的LED作为光源，在配合使用荧光粉发出白光。前者的方式，必须将各种LED的特性组合起来，驱动电路比较复杂，后者单晶片型的话，
18、LED只有1种，电路设计比较容易。单晶片型进一步分成两类，一类是发光源使用蓝光LED，以460nm波长的蓝光晶粒涂上一层YAG萤光物质，利用蓝光LED照射此一萤光物质以产生与蓝光互补的555nm波长黄光，再利用透镜原理将互补的黄光、蓝光予以混合，便可得出所需的白光(日亚专利)，生产较容易，其效率较高，成本较低，目前大部分白光LED采用此方法；另一类是使用近紫外和紫外光，丰田合成(Toyoda Gosei)与东芝所共同开发的白光LED，是采用紫外光LED与萤光体组合的方式，与一般蓝光LED与萤光体组合的方式做区隔。蓝光LED与萤光体的组合方式，当照在红色物体的时候，其红色的色泽效果比较不理想，紫
19、外光LED与萤光体组合可以弥补这个缺点，但是，其发光效率却仍低于蓝光LED与萤光体组合的方式，至于价格与产品寿命，两者差距不大。在过去，只有蓝光LED使用GaN做为基板材料，但是现在从绿光领域到近紫外光领用的LED，也都开始使用GaN化合物做为材料了。并且伴随着白光LED应用的扩大，市场对其效能的期待也逐渐增加。从单纯的角度来看，高效率的追求一直都是被市场与业者所期待的。但是另一方面，演色也将会是一个重要的性能指标，如果只是做为显示用途的话，发光色为白色可能就已经足够了，但是从照明的用途来说，为了达到更高效率，如何实现与自然光接近的颜色就显得非常必要了。LED光源的特点是： 多变幻LED光源可
20、利用LED通短时间短和红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下实现色彩和图案的多变化，是一种可随意控制的“动态光源”。 寿命长LED 光源无灯丝、工作电压低，使用寿命可达5万到10万小时，也就是5年到10年时间。 利环保生产中无有害元素、使用中不发出有害物质、无辐射。 高新尖与传统光源比，LED 光源融合了计算机、网络、嵌入式等高新技术，具有。2.2 LED照明原理2.2.1原理简介LED（Light Emitting Diode）就是发光二极管，是包含一个PN结组成的电子元件。核心部件就是包含这个PN结的芯片（chip）。芯片决定了这个LED的光电性能。当有足够的电压加到PN结两端时（P型材
21、料接正极，N型材料接负极），P型半导体材料中的“空穴”和N型半导体材料中的电子就复合，复合以后就释放能量，以光和热两种形式发出，如图1所示。图1 LED的PN结发光示意一个用于照明的LED不仅要具有完整的PN结半导体材料芯片，还需要一些额外的封装结构使它能正常工作，比如芯片的固定，导线的连接，用于引出光线的透镜等。图2 是一种具有代表性的白光LED实物和结构分析。 （a）LED实物 (b) LED结构图2 LumiledsK2大功率LED 2.2.2性能特点以下是目前，LED与现在商用普及的白炽灯、节能灯等光源性能在一些常用参数上的比较，评价一个光源的好坏，主要就是采用下列参数进行，数据来自于
22、商用主流产品。表1 白炽灯、节能灯等光源性能常用参数上的比较发光效率（lm/w）显色指数(CRI)使用寿命（h）其他白炽灯5-2080-100500-3000耐高温荧光灯60-10060-855000-12000-LED40-11060-9010000-50000体积小，无紫外红外线还有很多特点没有一一列出，由图大致可见，LED之所以在近几年发展迅速，大受关注，在于LED在作为一个光源时各方面指标都不错。鉴于发展的阶段，或者是LED发光材料本身的限制，虽然可能在某一个特别项目上略微比不过传统光源，但综合性能好。尤其是它的高光效和长寿命，更是在能源问题倍受关注的今天崭露头角。2.2.3 LED照
23、明的设计理念LED的出现打破了传统光源的设计方法与思路，目前有两种最新的设计理念。 1.情景照明：是2008年由飞利浦提出的情景照明，以环境的需求来设计灯具。情景照明以场所为出发点，旨在营造一种漂亮、绚丽的光照环境，去烘托场景效果，使人感觉到有场景氛围。 2.情调照明：是2009年由凯西欧提出的情调照明，以人的需求来设计灯具。情调照明是以人情感为出发点，从人的角度去创造一种意境般的光照环境。情调照明与情景照明有所不同，情调照明是动态的，可以满足人的精神需求的照明方式，使人感到有情调;而情景照明是静态的，它只能强调场景光照的需求，而不能表达人的情绪，从某种意义上说，情调照明涵盖情景照明。情调照明
24、包含四个方面：一是环保节能，二是健康，三是智能化，四是人性化。 凯西欧公司总经理吴育林先生编著了一本“情调照明书”，是中国第一本引领LED照明设计潮流的书籍，打破了设计理论长期被国外巨头垄断的局面，使LED的应用更加容易为市场所需要。将最新的情调照明设计理念贡献出来与大家分享，借此希望更多专家学者、设计师参与讨论和提出建义。 图3情调照明2.3 LED照明的优点 高节能节能能源无污染即为环保。直流驱动，超低功耗（单管0.03瓦-1 瓦）电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。 长寿命LED光源被称为长寿灯，意为永不熄灭的灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部
25、分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达5万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。 利环保LED是一种绿色光源，环保效益更佳。光谱中没有紫外线和红外线，热量低和无频闪，无辐射，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。 配套投资小由于LED照明灯具以极小的功率达到5倍功率的照明灯具的效果，其配套投资小。没有整流器，低电压，冷光源不会引起火灾，所需导线规格也大大低于目前照明灯具所用导线规格，由于LED照明灯具寿命长，可维修，其后续维护量也大大小于目前的传统灯具。 多变幻LED光源可利用红、绿、篮三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色
26、具有256级灰度并任意混合，即可产生256*256*25616777216种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。2.4 LED照明的缺点） 大功率发光二极管器件价格高目前1瓦的大功率白光发光二极管的市场价格约2-5 美元，3瓦的为4-10 美元 ， 5瓦的为6-20美元，是传统光源价格的十几倍到几十倍。）大功率应用光效低商品化的3瓦以上大功率发光二极管发光效率每瓦只有20-30流明, 远低于光效率为每瓦100流明以上的高强度气体放电灯, 也低于每瓦60流明以上的稀土三基色荧光灯。LED要真正替代荧光灯就必须大大提高LED的流明效率3） 散热问题。光效低的另一
27、个问题是输入的电能大量地转变成了热能, 过热会使其使用寿命大幅度降低, 用散热器散热增加了灯具的体积, 使半导体光源体积小、重量轻的优势消失。散热不良将导致芯片温度迅速上升和环氧树脂碳化变黄, 从而造成LED的加速光衰,降低LED的使用寿命。2.5 LED的基础运用LED日光灯电路主要有发光源LED和驱动电路组成。1） LED日光灯驱动目前小功率照明产品中，广泛使用两种驱动电路形式：恒流驱动和稳压驱动。前者电路输出的电流是恒定的，输出电压随负载的变化而变化，且恒流驱动通常使用恒流IC，使用时对IC承受的最大电压值要求较高，限制了LED 使用的数量。后者输出电压是固定的， 输出电流随负载（LED
28、）数量的增减而变化。实验证实，由于LED封装中其正向压降离散值较大，且LED亮度输出与其电流成正比，LED 亮度一致性较差，但通过串加合适电阻可以使每串LED亮度平均，较适于低端照明市场。2） LED日光灯电路设计LED日光灯驱动电路原理图如图4所示。图4 LED日光灯驱动电路该电路共驱动140只白光LED （小功率） ，采用35串4并的模式，采用电容降压式驱动方式。其中， C1、C4 为并联的两个相同的电容，起降压及限流作用； 4个1N4007组成的整流桥对输入交流电压进行整流；滤波电容C3 用于滤除整流输出电压中的交流成分，使电压更为平滑； L1、C2 用于滤除输出电压中的高频成分；电阻R
29、4 为C3 提供放电回路；采用单向晶闸管SCR729210对电路进行保护， R3 为限流电阻。该电路共驱动140只白光LED （小功率） ，采用35串4并的模式，采用电容降压式驱动方式。其中， C1、C4 为并联的两个相同的电容，起降压及限流作用； 4个1N4007组成的整流桥对输入交流电压进行整流；滤波电容C3 用于滤除整流输出电压中的交流成分，使电压更为平滑； L1、C2 用于滤除输出电压中的高频成分；电阻R4 为C3 提供放电回路；采用单向晶闸管SCR729210对电路进行保护， R3 为限流电阻。2.6 LED照明与光纤照明的比较在绿色照明概念的倡导下,各种照明技术不断的涌现,光纤照明
30、和LED灯作为新兴的照明技术,始终走在绿色照明领域的前沿。光纤照明是通过光纤把光源发生器的光线传播到指定区域的一种照明方式,它具有如下特点: 1) 由于光纤的自身特性和光的直线传播原理,光纤在理论上可以把光线传播到任何地方,满足了实际应用的多元性。2)我们可以通过滤光装置获得我们所需要的各种颜色的光,以满足不同环境下对光色彩的需求。3)通过光纤尾件的设计和安装,照明从抽象化转变为形象化.光纤照明赋予了光线质感、空间感,甚至赋予了光线生命和性格。4)光纤照明实现了光电分离,这是一个质的飞跃,不仅安全性能提高,而且应用领域大大的拓宽了。 5)塑料光纤照明系统光色柔和,没有光污染.塑料光纤装饰照明采
31、用过滤光谱的方式改变光源发光颜色,通过光纤传导后,色彩更显柔和纯净,给人的视觉效果非常突出. 6)一般的光源所发生的光谱不仅包括了可见光,还包括了红外线和紫外线.在一些特殊场合,红外线和紫外线都是我们避免的,比如文物照明.由于塑料光纤的低损耗窗口位于可见光谱的范围,红外线和紫外线的透过率很低,在加上对光源机的特殊处理,所以从光纤发出来的光都是无红外线和紫外线的冷光。从特点上了解了光纤照明,现在再看看LED的特点. LED(Light Emitting Diode)是一种能够将电能转化为可见光的半导体,它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理,而采用电场发光.它具有如下特点: 1) 电压
32、:LED使用低压电源,供电电压在6-24V之间,根据产品不同而异,所以它是一种比使用高压电源更安全的电源。2) 效能:消耗能量比同光效的白炽灯减少80%。3) 适用性:每个单元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境. 4) 稳定性:10万小时,光衰为初始的50%. 5) 响应时间:其白炽灯的响应时间为毫秒级,LED灯的响应时间为纳秒级. 6) 对环境污染:无有害金属汞. 7) 颜色:改变电流可以变色,发光二极管方便地通过化学修饰方法,调整材料的能带结构和带隙,实现红黄绿兰橙多色发光. 8) 价格:LED的价格比较昂贵,相较于白炽灯,几只LED的价格就
33、可以与一只白炽灯的价格相当,而通常每组信号灯需由上300500只二极管构成. 由于光纤照明和LED灯的独特优点,它们已广泛地应用于各种场合,并在不断地推广中. 现将目前国内应用情况和场合简述如下: 一、光纤照明 由于光纤照明具有的许多特点,使得它的应用很广泛,现根据不同的使用地点和产生的效果对其典型应用进行分析说明. 1)、电视会议桌面照明 采用端发光系统,配置聚光透镜型发光终端附件由顶部垂直照射,在桌面形成点状光斑,适合与会人员读写而又不影响幻灯投影讲解的进行(在一般照明灯具关闭或亮度调低的情况下。 2)、置于顶部较高、难以维护或无法承重的场所的效果照明 将端发光系统用于酒店大堂高大穹顶的满
34、天星造型,配以发散光透镜型水晶尾件和旋转式玻璃色盘,可形成星星闪闪发光的动态效果,非一般照明系统可比拟. 3)、建筑物室外公共区域的引导性照明 采用落地管式(线发光)系统或地埋点阵指引式(端发光)系统用于标志照明,同一般照明方式相比减少了光源维护的工作量,且无漏电危险. 4)、室外喷泉水下照明 采用端发光系统,配置水下型终端,用于室外喷泉水下照明,且可由音响系统输出的音频信号同步控制光亮输出和光色变换.其照明效果及安全性好于普通的低压水下照明系统,并易于维护,无漏电危险. 5)、建筑物轮廓照明及立面照明 采用线发光系统与端发光系统相结合的方式,进行建筑物轮廓及立面照明.其施工方便,安装周期短,
35、具有较强的时效性,且能够重复使用,节省投资. 6)、建筑物、文物局部照明 采用端发光系统,配置聚光透镜型或发散光透镜型发光终端附件用于室内局部照明.如博物馆内对温湿度及紫外线、红外线有特殊控制要求的丝织品文物、绘画文物或印刷品文物的局部照明,均采用光纤照明系统. 7)、灯箱、广告牌照明 线发光光纤柔软易折不易碎,易被加工成不同的图案,无电击危险,无需高压变压器,可自动变换光色,并且施工安装方便,能够重复使用.因此,常被用于设置在建筑物上的广告牌照明.同传统的霓虹灯相比,光纤照明具有明显的使用性能优势. 二、LED的应用领域 1)信号指示应用:信号照明是LED单色光应用比较广泛也是比较早的一个领
36、域,约占LED应用市场的4%左右。2)显示应用: 指示牌、广告牌、大屏幕显示等, LED用于显示屏幕的应用约占LED应用的20%25%,显示屏幕可分为单色和彩色。 3)照明应用 便携灯具: 手电筒、头灯、矿工灯、潜水灯等；汽车用灯: 高位刹车灯、刹车灯、转向灯、倒车灯等, 大功率的LED已被大量用于汽车照明中；特殊照明: 太阳能庭院灯、太阳能路灯、水底灯等; 由于LED尺寸小,便于动态的亮度和颜色控制,因此比较适合用于建筑装饰照明；背光照明: 普通电子设备功能显示背光源、笔记本电脑背光源、大尺寸超大尺寸LCD显示器背光源等, LED作为手机显示的背光源是LED应用最广泛的领域；投影光源: 投影
37、仪用RGB光源; 普通照明:各类通用照明灯具、照明光源等; 三、光纤照明和LED的照明效果比较 虽然光纤照明和LED各具特点,应用领域有所重叠,但是效果还是有各自特色的. 优秀的光纤照明极具个性化色彩,能够满足人们对光环境的不同需求.装饰效果美仑美奂,十二星座、满天星空,让你感觉到夜晚的静谧和浪漫;流动的光纤瀑布使人想起“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”的经典场面;光纤三维立体镜的随意,斑斑驳驳,如桂雨临凡,时时挑动着人的好奇;光纤垂帘摇曳生姿、清新淡雅,仿佛让人回到“帘卷西风”的意境.凝眸窗外星空,光点闪烁,触手可及,令人喜上眉梢;举手摘星,却是光纤拉网屏风.光纤照明可以和人以及周围的环境共
38、生,甚至可以达到人光合一、情境合一的境界。而随着各种色彩的LED的开发和成熟,供消遣使用的单色LED制造色彩变幻效果的技术也越来越成熟.为了改换色彩,系统一般是使用红、绿和蓝光LED(RGB)作为单色光源,再利用被称为“增色”的技术来制造最终所需的色彩.但是在光的表现手法上,任何其他的照明方式都无法与光纤照明相比拟的.所以,在发展趋势上,光纤照明仍然占具主导地位。四、光纤照明和LED照明的市场比较 由于光纤照明和LED照明有本质上的区别,而且表现效果也各有千秋,因此在销售市场也各有偏重。尽管光纤照明现在在照明行业所占有的市场份额比重不是太多,但却是成正比的加速增长.在每年的美国照明商品展览会上
39、持续引起参观人员的关注,特别是对用通常灯有不方便的场所更是如此.如很难接近或者需要光电分离的场所,使用光纤照明系统是最有利的.根据光纤照明的特点,光纤照明的销售市场主要面对装饰照明、娱乐灯光、艺术照明以及特殊照明。LED作为一种新型的光源,从目前的发展趋势和在绿色照明的概念下,近年来LED的灯具产品开发的种类越来越多,市场份额也在增长.但是,由于大功率的LED的技术还没有成熟和白光LED的成本不能有效的降下来,所以LED灯具在照明领域不能有效的拓展。第3章 LED技术的现状3.1 国外LED技术现状分析1、全球LED市场规模评估及走势2004年全球LED市场规模为47亿美元，到2008年增长到
40、69亿美元，年平均增长率约为13% 。奥镭光电有限公司首席执行官黄振春博士指出，2010年，全球LED市场将达到500亿美元，中国是600亿元人民币（约合75亿美元）。其中高亮度和超高亮度LED市场年平均增长率将达到20%左右，2008年二者合计占总体市场份额的三分之二，超高亮度LED单独的市场规模已经超过16亿美元的预测。高亮度LED产品的发展，取决于GaN基芯的产能。GaN芯片的产能主要集中在台湾和日本，但中国大陆和韩国产能增长迅速，也成为重要的生产区域。如上海蓝宝、厦门三安、大连路明、上海蓝光等；另有台商转移的产能厦门明达光电等。全球LED市场规模庞大，欧美等发达国家技术发展成熟，200
41、0年以前基本处于垄断地位。相对于世界市场，中国为代表的发展中国家市场尚处于起步发展阶段，但其市场潜力和未来发展前景不可估量。2、全球LED应用领域分布根据图表分析：2004年以手机为主的应用市场（LCD背光显示）占了高亮度LED市场的一半以上，随着手机应用市场的饱和，高亮度LED市场的增长速率将会放缓，估计增长率达到20%左右，市场总销售额达47亿美元左右。新兴应用市场如通用照明、汽车前灯、大屏幕LCD背光源等将成为高亮度LED市场增长的新动力，在大屏幕LCD背光源的推动下，2008年LCD背光源仍占有26%的市场份额，到2008年高亮度LED市场增长了一倍。2008年LED市场总销售额超过6
42、9亿美元。未来景观照明和通用照明的LED市场增长速度最快。资料显示，景观照明LED市场份额将从03年的2%增加到08年的8%。04年通用照明LED的销售额是9400万美元，到2010年将增长到8.75亿美元，年增长率将达52.3%，LED照明将在全球120亿美元至140亿美元的照明市场占据重要的位置。通过以上数据显示，可以得出如下结论：指示灯和LCD背光显示的应用已经十分成熟，市场份额逐步被新兴的领域所挤压；景观照明和通用照明增长速度最快，说明该领域的技术已趋成熟和市场潜力已经被普遍看好；包括交通信号灯在内的公共设施的照明系统开始被广泛应用，官方控制的市场潜力也开始被各地区投产企业所关注。总之
43、一句话，就全球范围来看，LED白光为主的通用照明市场未来潜力被普遍看好，其增长率最高；单从政府所属的公共场所的照明一项就十分诱人。3 全球主要几大LED生产1、日亚化工日亚化工是GaN系的开拓者，在LED和激光领域居世界首位。在蓝色、白色LED市场遥遥领先于其他同类企业。它以蓝色LED的开发而闻名于全球，与此同时，它又是以荧光粉为主要产品的规模最大的精细化工厂商。它的荧光粉生产在日本国内市场占据70%的比例，在全球则占据36%的市场份额。荧光粉除了灯具专用的以外，还有CRT专用、PDP专用、X光专用等类型，这成为日亚化工扩大LED事业的坚实基础。除此以外，日亚化工还生产磁性材料、电池材料以及薄
44、膜材料等精细化工制品，广泛地涉足于光的各个领域。在该公司LED的生产当中，70%是白色LED，主要有单色芯片型和RGB三色型两大类型。此外，该公司是世界上唯一一家可以同时量产蓝色LED和紫外线LED两种产品的厂商。以此为基础，日亚化工不断开发出新产品，特别是在SMD(表面封装)型的高能LED方面，新品层出不穷。日亚以销售LED封装产品为主，并不对外销售外延或芯片产品，并通过对蓝光和白光LED专利的垄断来建构进入障碍，几乎垄断整个可携式产品的白光LED市场，并获取巨大利润。以蓝色、白色LED市场的扩大为起爆剂，日亚化工的总销售额也呈现出逐年上升的势头，由1996年的290亿日元增长到2006年的
45、2000亿日元。这期间，荧光粉的销售额每年基本稳定在300亿日元左右。2006年全球LED市场约为7335亿日元，因此，日亚化工占据了约27.3%的全球市场份额。2、丰田合成(株)如果将LED比喻为汽车，那么可以说，日亚化工提出了车轮和发动机的概念，而丰田合成则提出了车体和轮胎的概念。1986年，受名誉教授赤崎先生的委托，丰田合成利用自身在汽车零部件薄膜技术方面的积累，开始展开LED方面的研发工作。1987年，受科学技术振兴事业团的开发委托，丰田合成成功地在蓝宝石上形成了LED电极。因此，把丰田合成誉为“蓝色LED的先锋”并不为过。丰田合成在近年来的发展速度也相当快。1998年，其销售额为63
46、亿日元，但到2006年，已增长至276亿日元。在应用方面，手机占了72%，此外应用较多的还有液晶背光、按键、背面液晶背光(3in1)等，信号设备、大型显示屏等方面的应用也比较多。此外，汽车导航系统和电脑专用液晶控制器、TV专用大型液晶的背光等也是丰田化合的目标市场。照明应用方面的设计开发也正在紧锣密鼓之中。丰田化合的生产据点除了爱知县平和町的工厂以外，还在佐贺县武雄市建立了生产蓝色LED等GaN LED的第二个生产据点，其设备投资总额达156亿日元，届时两个工厂的总生产能力可达到月产4.2亿个，其目标是2008年LED的销售额达到1200亿日元。3、CreeCree公司建于1987年，位于美国
47、加利福尼亚洲。主要从事SiC，GaN和Si衬底的开发，是美国宽禁带材料和器件的领导者，也是生产GaN材料的最大公司之一。最突出的还是他们对蓝光LED方面的贡献，公司在SiC衬底上生长GaN外延片制作蓝光上拥有专利，该专利不同于日亚以蓝宝石为衬底生长GaN外延制作蓝光的专利，而蓝光是生成白光的基础，因而在LED上游也占据核心地位。公司的产品包括绿光、蓝光和紫外光LEDs，近紫外激光、射频和微波半导体设备，电源转换设备和半导体集成芯片。这些产品的目标应用包括固态照明、光学存储、无线基础和电路转换等。公司的大部分利润来自于LED产品和SiC、GaN材料的生产，产品销往北美、欧洲和亚洲。4、Lumileds创建于1999年，Lumileds照明是世界著名的LED生产商，在包括自动照明、计算
