LED半导体照明的关键技术与路线趋势
刘志航
摘 要：随着社会经济的飞速发展，我国城市化进程速度加快，放眼望去，各种基础建设工程以及生产生活都离不开光源支持和作用，在教室中学习需要灯光照明，夜市中的热闹需要灯光给予气氛，广场上的游乐也需要灯光指示。为保护视力，节约能源消耗，半导体照明顺势而出，给我们的学习与生活带来便捷与舒适，不仅起到节能环保作用，更符合科技与时俱进的时代发展轨迹。
关键词：半导体照明 核心技术 大功率
中图分類号：TM923 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）11（b）-0075-02
半导体照明技术已经逐渐深入到社会各个领域，万家灯火之中无数人家都应用了半导体光源（LED），这种灯具的使用赢得诸多居民的青睐，同时成为社会进步的一道标志。在我国半导体研究领域中，半导体照明技术研究起步较晚，但是很多企业集团及研究机构后来居上，在实验中取得突出的核心技术研究成果。以下就针对半导体照明的相关核心技术内容进行简要分析。
1 半导体照明技术发展现状
近年来，半导体照明技术横空出世，其在照明上节能环保、长寿命的优越性远远超过其他一般照明技术，因此成为国内外争相抢先研发的科研项目。在以前，人们一般应用白炽灯，随着技术的发展，每个角落涉及的照明光源都开始采用LED节能灯。可见，半导体照明技术的应用已经深入到生活之中。根据资料，国外，跨国照明公司LuminIeds、GE、Osram等加强照明与半导体光电产业的重组兼并，竞相角逐研发LED照明新技术、新产品，并且在最近几年推出了各种型号的大功率LED灯，使半导体照明市场呈现欣欣向荣气象。国内，也有方大集团等大型企业致力创新半导体照明核心技术，不断探索LED灯高效大功率的实现方向，以便提升国内半导体照明行业的自主研究能力。
2 半导体照明的核心技术及情况分析
2.1 光源集成组合模组
光源集成组合模组是利用众多单管LED进行二次重组，统一固定以得到功率更大、照明效果更好的LED照明光源。我们知道，半导体照明的照明光源对人眼刺激性非常小，因此当用眼时间较长时就需要应用到这种温和无害而又明亮的光源。光源集成组合模组虽然是较为简单的半导体照明技术，但是在具体进行二次组合的过程中，依然具有非常大的发展空间。要想取得光源功率大、发光效率高的成果，就要促进光源的均匀散布，提升散热性能的设计效果。在进行光源均匀散布设计时，有三个方面需要加以注意：首先，如果进行半导体光源集成组合的设计，应当精确整体设计框架下所需的光源个体及分布，并平衡整灯与小灯的关系；其次，应当详细了解使用小灯的灯具结构，根据整灯设计规划整体的散热系统；最后，必须基于整体原则，把握单管LED小灯的特性，将之与整灯的特质进行比对和统一，务必做好最优化配置。
2.2 热传导技术
小时候我们经常会用手触摸灯泡，发现灯泡表面具有很高的热量，实际上灯具的热传导性关系到灯具的使用寿命。从阅读的书籍中，笔者了解到解决散热问题已经成为半导体照明核心技术中的重中之重，尤其是在高效率大功率LED光源研究之中，热传导技术的掌控，关系到产品能否进入主流市场，也关系到产品在半导体照明市场上占据的位置。热传导技术的研发依托的是热力学热交换原理，以此来设计高效稳定的散热结构，在此基础上有科研人员创新了热导管新技术，能够有效地保障低温与低光衰，实现半导体照明灯具的免维护，延长LED灯使用寿命。
2.3 半导体照明芯片制造技术
半导体照明芯片制造可谓是半导体照明研究之中的难点，于我国研究领域而言，这一技术的攻克历经艰难。值得庆祝的是，方大集团针对芯片制造内容展开的专题研究工程“高效大功率氮化镓LED芯片及半导体照明白光源制造技术”取得了重大研究成果，成功克服芯片制造难题，掌握了关键技术要领，这为我国半导体照明产业的发展奠定了坚实基础，提高了国内半导体照明行业的竞争实力。尤其是大功率芯片制造核心技术的掌握，促进了行业内半导体照明关键技术的发展，有利于完善我国半导体照明行业的产业化体系。
2.4 LED驱动技术
LED驱动技术属于半导体照明的核心技术之一。通过驱动技术能为照明光源电路提供稳定保障，并且在驱动技术的应用下，能够形成安全电流供应循环。这与当下市电供给关注的降压、整流、稳定三方面问题不谋而合。LED驱动技术的研发需要考虑到功率转换问题，并且解决电磁辐射较大等难点，当前智能化驱动电路技术日渐成熟，给半导体照明研发市场提供许多帮助，例如具有按时段调控点续流，高效释放静电、雷电的作用。
3 半导体照明的发展趋势分析
在下一阶段，高亮度LED市场会得到进一步的发展，汽车、照明、LED背光源将成为市场的发展主力，其中最具代表性的就是高亮度发光二极管（High Brighttness LED），相关的领域也得到了进一步的开发与利用，这会成为未来阶段的发展主力。
在照明设备市场中，LED产业将会逐步取代目前的照明灯具，逐步进入室内与室外照明市场中，虽然目前LED技术的成本偏高，但是在全球能源危机背景下，推广LED依然是一种必然的趋势，目前，在LED照明灯具上，已经呈现出了规模化发展。
在汽车照明市场中，高档汽车中已经陆续开始应用LED灯，这多应用在尾灯与刹车灯中，随着LED技术的成熟与产品价格的下降，LED照明技术会逐步过渡至多数汽车上。LED灯的体积相对较小，可以缩小汽车灯具模块，满足省油与省电的要求。
在LED背光源市场中，LED灯具也以其无辐射、环保的性能，取代了传统的CCFL，LED/LCD模块产值日益扩大，白光LED开始取代传统的CCFL，应用领域也开始从户外设备扩展至各类背光源应用产品中，其中最为常见的板块就是手机面板。LED的另外一个重要应用领域就是数码相机与手机闪光灯市场，目前已经取得了突破性的发展。
LED产业的发展涉及较长的产业链，包含下游产品集成、中游封装与上游外延材料环节，上游资本密集、技术含量高；中游技术密集程度与技术含量较低，但是不同的环节，其核心关键技术存在差异，这成为决定产业发展的关键性因素。就我国的情况来看，完全掌握核心技术，拥有自主知识产权的企业并不多，在上游技术上，与发达国家还存在一定的差距，尽管在中游封装上已经具备实力，但是高端材料还是需要依靠进口，在光学设计、电源管理、散热技术的研究上，还有难关尚未攻克，这是下一阶段需要重点解决的问题。
4 结语
总之，我国在半导体照明领域中的发展与取得的成果是有目共睹的。无论是半导体照明产业的发展，还是半导体照明技术的应用，都处于欣欣向荣之势，相信未来我们的祖国会掌握更多半导体照明核心技术，造福人民，创建美好家园。
参考文献
[1] 黄美松，张可翔，张耀斌，等.白光LED用氮化物荧光粉的研究现状及发展趋势[J].稀有金属与硬质合金，2012，40（1）：34-37.
[2] 王伟之.相约张江 点亮未来——半导体照明前沿技术论坛[J].激光与光电子学进展，2008，45（8）：63.
[3] 王忆，李淋倍，王振兴.半导体照明技术在植物生长上应用的最新进展[J].中国照明电器，2016（12）.
[4] 任爱光.探索半导体照明综合标准化工作 促进产业健康可持续发展[J].信息技术与标准化，2012（10）：7-9.
[5] 张瑞西，王海波.严制投资规模促进产业升级——浅谈我国半导体照明产业发展现状[J].中国照明电器，2010（5）：8-10.endprint
