和白炽灯、气体放电光源相比，LED照明的光效更高、寿命更长、体积更小，且光谱中没有热量和辐射，可实现丰富多彩的动态变化色彩，容易实现数字化智能控制，是迄今为止真正能实现绿色照明的新型电光源技术，可以称为人类“第三次电光源技术革命”。

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5月28日下午，广东省推广应用LED照明产品工作会议在广州召开，主要研究部署广东省在公共照明领域全面推广普及LED照明产品工作。省政府与各地级以上市政府签署了广东省推广应用LED照明产品责任书。省委副书记、省长朱小丹出席会议并讲话。

此次会议中，广东省政府印发了《广东省推广使用LED照明产业实施方案》。会议强调，从方案实施之日起，全省道路、公共场所、政府机关、国有企事业单位等财政或国有资本投资建设的照明工程以及南沙、前海、横琴等新规划建设的新区一律使用LED照明产品。

LED照明：引爆第三次电光源技术革命

根据方案，珠三角地区要力争在2013年底前，东西北地区在2014年底前，普及LED公共照明，带动全社会普及LED照明，实现全省同比口径下照明节能50%以上，拉动LED产业“十二五”期末实现年产值5000亿元以上。2011年广东省LED总产值约1500亿元，意味着“十二五”期间广东省的LED产业产值将翻3倍以上，未来5年行业产值复合增速达到49%，保持快速增长。

此次为**个地方政府出台的LED行业扶植政策，其扶持力度远远大于国家对节能照明产品的补贴政策。对此，市场人士指出，广东省政府的决策对拉动中国LED行业发展具有明显的积极意义，同时政策对LED产业链构成实质性利好。**，政府强力推动释放大规模需求，目前国内LED公用照明规模**大的企业年收入不到5亿元，仅广东一省政策推动就有望在未来12个月内创造出百亿级别的终端需求，能够有效推动LED照明应用企业释放规模效应，做大做强;第二，终端产品放量拉动上游芯片需求。在竞争性的招标过程中，不断降低的招标价格反过来对零售价格形成降价压力，零售价格的降低应会刺激出更大的产品需求，从而拉动上游照明芯片的需求，并推动LED全行业景气在未来18个月持续上升。

19世纪初，爱迪生发明了白炽灯，电能开始应用于照明领域。100多年来，经过几代科技人员的努力，电光源经历了从白炽灯到气体放电灯两次技术革命，光效、寿命、显色性等指标不断提高，而售价则不断下降。现在，第三次电光源技术革命——半导体固态照明(LED，Lightemittingdiode，发光二极管)——已经来临，刚刚拉开普及应用的序幕。

传统电光源技术均存在明显缺陷

若不考虑价格因素，传统的电光源(白炽灯、气体放电灯等)都存在一些明显的技术缺陷难以彻底解决，而这就成为制约其进一步发展壮大的**大障碍。

白炽灯——效率低，寿命短，耗电量大

白炽灯一般有普通白炽灯和卤钨灯两种类型。卤钨灯就是充有卤素的钨丝白炽灯，现在常用的卤钨灯有碘钨灯和溴钨灯，其发光效率和使用寿命优于普通白炽灯。卤钨灯主要用于强光照明，例如公共建筑、交通、拍摄电影和电视节目制作等场合的照明。其中，碘钨灯还可作为干燥剂、烘箱的热源，可用于体育场、游泳池等室内照明。

白炽灯的发光原理是：电流通过灯丝(钨丝，熔点3000多摄氏度)时产生热量，螺旋状灯丝聚集热量，当温度高于2000摄氏度时，灯丝处于白炽状态而发出光来。灯丝温度越高，发出的光越亮。白炽灯发光特点是：发出连续光谱，故显色性高;灯丝高温下变软、升华，容易熔断，故寿命短;绝大多数电能都转化为热能，故光电转化效率极低，耗电量大。

气体放电灯——含汞及稀土，显色性差，光衰大

气体放电灯是由气体、金属蒸气或几种气体与金属蒸气的混合放电而发光的电光源，目前用得较多的是辉光放电和弧光放电。辉光放电一般用于霓虹灯和指示灯，弧光放电可有很强的光输出，主要用作照明光源。气体放电灯按气压高低又可分为两类，即低气压放电灯和高强度气体放电(High——intensitydischarge，HID)灯。低压气体放电灯主要包括荧光灯(低压汞灯)、低压钠灯和无极灯，而HID灯包括高压汞灯、高压钠灯、金卤灯(金属卤化物灯，HQI)等。

荧光灯1938年开始出现，当时的产品主要是T12(灯管直径38mm)、T10(32mm)，1978年T8(26mm)问世，1995年T5(16mm)上市。荧光灯的发展与荧光粉密切相关。**初使用的是卤粉，其发光效率低，且在紫外线照射下劣化严重。直到稀土三基色荧光粉发明之后，T5才被生产出来，它的出现使得荧光灯的光效提升50%，寿命提升150%，有明显的节能效果。1930年代，低压钠灯和高压汞灯也开始出现，光效比白炽灯高出2.5倍，但显色性较差。

1960年代，高压钠灯和金卤灯开始发展起来。1962年，美国**解决了钠在高温、高压时的抗腐蚀、半透明多晶氧化铝管材料，又突破了封接工艺，制成**支高压钠灯，当时的光效是90lm/W，显色指数Ra为25，寿命为5000h，发出的光是金黄色，节能效果很好，很快在道路、港口、车站、工厂、桥梁、广场等户外照明场合应用。金属卤化物灯是在高压汞灯基础上添加各种金属卤化物制成的光源，具有发光效率高、显色性能好、寿命长等特点，是一种接近日光色的节能新光源，广泛应用于体育场馆、展览中心、大型商场、工业厂房、街道广场、车站、码头等场所的室内照明。

气体放电灯的工作原理是：放电灯接入工作电路后产生稳定的自持放电，由阴极发射的电子被外电场加速，电能转化为自由电子的动能;快速运动的电子与气体原子碰撞，气体原子被激发，自由电子的动能又转化为气体原子的内能;受激气体原子从激发态返回基态，将获得的内能以光辐射的形式释放出来。上述过程重复进行，灯就持续发光。各种气体放电灯都由泡壳、电极和放电气体构成，基本结构大同小异。气体放电灯不能单独接到电路中去，必须与启动器、镇流器等辅助电器一起接入电路才能启动和稳定工作。放电灯的启动通常要施加比电源电压更高的电压，有时高达几千伏或几万伏以上。

气体放电灯正逐渐取代白炽灯

白炽灯作为热辐射电光源，相对于气体放电灯而言有很多优势：体积小、价格便宜、不需要启动器和镇流器等附件，启动特性好(低温启动)、高显色性、产品自身不含汞等，其高显色性和启动特性，特别是低温启动特性，是气体放电光源不可比拟的。但是，发光效率低、使用寿命短是白炽灯的致命缺陷，这是它逐步被气体放电灯替代的主要原因。

气体放电灯虽然优点很多，但是也存在明显缺陷：由于汞具有激发电位低，在室温下饱和蒸气压低而在高温下饱和蒸气压高等特点，所以一般放电灯中都充有金属汞，容易造成汞污染，都要耗用较多稀土材料;启动电压高，必须配备镇流器、启动器等附件;大多显色性差。

LED应用领域不断拓展，技术进步快速

和白炽灯、气体放电光源相比，LED照明的光效更高、寿命更长，抗震性能好，不含汞等重金属，体积更小，光谱中没有热量和辐射，可实现丰富多彩的动态变化色彩，容易实现数字化智能控制，是迄今为止真正能实现绿色照明的新型电光源技术，可以称为人类“第三次电光源技术革命”。

在应用领域方面，LED已经从**早的仪器仪表指示光源、交通信号等单色光应用，发展到目前的全彩显示屏、3C产品(手机、电脑、电视等消费类电子产品)的背光源、各种景观装饰灯、汽车灯以及室内外照明等。在光效方面，从**初的每瓦不到1lm发展到目前的每瓦254lm白光LED(Cree**新实验室数据)，技术进步快速。

从红黄光到白光照明，LED实现跨越式发展

LED是一种以半导体(二极管)为发光材料的发光元件，其发光原理是：微小的半导体芯片(LED芯片)被封装在洁净的环氧树脂中，当载流子经过该芯片时，带负电的电子与带正电的空穴产生复合消失同时放出光子。电子和空穴之间的能量(带隙)越大，产生的光子的能量就越高。由于不同的材料具有不同的带隙，不同能量光子的波长不同，从而能够发出不同颜色的光，涵盖紫外到红外的波长范围。在可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量**多，波长**短，而桔色光、红色光携带的能量**少，波长**长。由于LED不需要灯丝，所以没有发热、易烧等缺点。

LED起源于1907年，H.J.Round发现SiC的微晶结构具有发光能力，这是**颗发光的LED(当时是肖特基二极管，而不是目前的PN结二极管).1952——1953年期间，HeinrichWelker**展示使用III——V族半导体作为发光材料，III——V族半导体材料GaAs相继被应用到波长870——980nm的红外光LED上。1962年，Holonyak和Bevacqua在应用物理期刊发表了使用GaAsP为发光材料的红光LED，这是**颗可见光LED，使用气相磊晶法(VPE)在GaAs基板上长出GaAsP二极管PN结面，其优点是方法简单、低成本，缺点是由于GaAsP薄膜与GaAs晶格不匹配导致发光效率低下(约为0.1lm/w)。

由于Holonyak对可见光LED和激光二极管(LD)做出了杰出贡献，被誉为“可见光LED及LD之父”。

GaP材料的发展始于1960年代。GaP材料的LED可在日光下发出人眼能够看到的红光，其发光效率比GaAsP材料的LED要高。至1972年，M.GeorgeCraford使用N掺杂，成功做出**颗黄光波段的GaAsP/GaP材料系LED，不仅提高了光效，而且将发光波长进行了延伸。随着红光LED的研究与发展，另一种应用材料AlGaAs引起了人们的关注，采用液相磊晶法，结果发现AlGaAs/GaAs系LED比GaAsP/GaAs光效更高。1985年后，日本研究者使用AlGaInP作为可见光激光材料，发光层为AlGaInP/GaInP双异质结构，成功做出红橙黄波段的LED，取代GaAsP成为成为红光主要使用的材料。1990年代后，由于制程技术的突破，通过芯片接合技术将红光LED建立在透光GaP基板上、通过将LED芯片做成特定形状提升光提取效率等方法大大增加了LED的发光效率。至此，红光LED发展渐趋成熟稳定。

1986年，Amano等人利用MOCVD磊晶低温AlN缓冲层，成功长出透明的、没有表面裂纹的GaN薄膜，开启了蓝光LED的发展历程。1992年，日本日亚化学公司(Nichia)的中村修二博士使用热退火技术成功活化磊晶在低温缓冲层的GaN薄膜，并于1995年研制出高亮度GaN蓝光与绿光LED。次年，中村修二博士又提出利用InGaN蓝光LED激发黄色荧光粉生产白光LED的方法。到2007年，蓝光LED的实验室光效已经超过100lm/w.2012年4月，美国Cree公司宣布，已经成功研发出254lm/w的白光LED(250——260lm/w的光效意味着80%的电能转化为光能，仅20%转化为热能)，创历史记录，这将使其LED户外路灯的批发价降至不到200美元。

在蓝光LED芯片出现之前，由于无法通过RGB合成白光，LED的光效、亮度也不高，LED无法应用于照明领域。因此，1995年高亮度蓝光与绿光LED研制成功，标志着LED正式进入照明领域，是LED照明发展**关键的里程碑。

红黄与蓝绿LED色系存在很大差异

以LED灯具为例，其上游供应链分工关系如下：蓝宝石晶棒厂以高纯度氧化铝制成蓝宝石晶棒，蓝宝石基板厂买来晶棒经过一系列制程生产出基板(直径为2寸或4寸的薄薄的小圆片)，外延/芯片厂购入蓝宝石基板，放入MOCVD设备(炉子)中生长外延层，**后在基板表面长成厚度仅几微米的半导体外延层，长有外延层的基板一般就称为外延片(或磊晶)。生产好的外延片再通过研磨抛光、蒸镀、光刻等工艺制作电极并按一定的规定尺寸(比如10*10mil、45*45mil)切割成大量的LED芯片(或称为晶粒)。接着，封装厂再将LED芯片封装成各种形状的灯珠，这些灯珠**终被灯具厂(应用厂商)拿来和电源、外壳等零件组装成LED灯具。

LED可以分为蓝绿与红黄两大色系，不同色系在衬底、发光材料、发光特性等方面都存在明显差异，这使其主要应用领域也各不相同。

?LED的光效由内量子效率(即LED芯片内部产生光子的效率)和外量子效率(即LED的出光效率或取光效率)共同决定。外延生长技术发展以提高内量子效率为主，而芯片和封装工艺以提高外量子效率为主。红黄光led内量子效率较高而外量子效率低，技术难点在于外量子效率的提升。蓝绿光刚好相反，内量子效率较低而外量子效率高，所以技术难点在于外延生长工艺。红黄光LED的特点是光的波长长而光效较低，适合于做指示标志、汽车尾灯等，不适合直接用来做照明灯具。而蓝绿光波长短而光效高，适合于做照明、背光等应用。

?用来生产4元系红、黄光LED外延片的MOCVD设备不能用来生产，而生产蓝光LED外延片的MOCVD也不能用来生产红黄光。红、黄光LED一般使用GaAs材料做基板(衬底)，而蓝光LED一般使用蓝宝石或碳化硅(SiC)材料做基板，其他外延材料、生产工艺等方面也存在一定差异。

蓝光LED芯片主导通用照明市场

理论上讲，LED要应用于照明，必须能够合成出和自然日光相同或者类似的白光。在蓝光芯片出现之前，LED无法应用于照明，一是因为红黄光光效低，二是无法获得蓝、绿光。日本的中村修二博士在发明蓝光芯片后不久，就发明了蓝光芯片配合黄色荧光粉合成白光的技术。后来，日本的三菱化学研发出了红色的和绿色的荧光粉，配合蓝光芯片可以生产出显色性更好的白光。这两种方案是目前主流的led白光方案。还有一种方案，就是用紫外led芯片配合红、绿、蓝荧光粉合成白光。因为蓝光、紫外光携带的能量**大，能够激发荧光粉形成白光，而红黄光就很难做到这一点。

红光芯片进入照明领域的**途径就是用蓝光、绿光、红光芯片合成白光，理论上合成日光的质量应该**好，但红光芯片与蓝绿光的波长、光效、光衰等性能指标存在较大差异，驱动电路可能非常复杂，对两类芯片的稳定性、一致性等要求较高，封装的难度可能也很大，所以这种方案可能只会在高端照明市场存在一定需求。目前，大多数白光方案都是通过在蓝光芯片表面涂抹荧光粉而形成。因此，现在和未来，可能都是蓝光LED芯片主导通用照明市场。

按亮度来划分，LED可以分为普通亮度LED和高亮度LED。普通亮度LED主要由GaP、GaAsP及AlGaAs等材料制成，主要包括红、橙、黄光产品。高亮度LED主要由AlGaInP及GaN等材料制成，主要包括红、橙、黄、绿、蓝和白光产品。不同亮度LED有不同的应用领域。近年来，高亮度LED逐渐成为LED行业发展的主流，而高亮度白光LED则主导LED背光以及照明市场。

不同照明环境对于白光LED性能需求不同

户外照明对白光LED的主要诉求在于高亮度、大功率以及稳定性(在严苛的户外环境中)，其中芯片以及封装工艺对其都有很大影响。相对而言，显色性高低以及色温大小不太重要。Cree、Philips等国外大厂目前之所以能够垄断LED路灯市场，就是因为他们能够生产出大功率、高亮度、高光效的LED芯片。

然而，室内照明除了要求高亮度之外，显色性以及色温指标也非常重要。色温是衡量光源光色的一个指标，色温低意味着光色偏暖(红色)，色温高意味着光色偏冷(蓝色)。

由于色温不同，现在的LED灯就有冷白光与暖白光之分。显色性是指光源显现被照射物体颜色的指标，由显色指数Ra来表示，显色性越高，表示光源越接近于自然光(自然光的显色性为100)，所看到物体的颜色就越接近物体的自然原色，也就是越逼真。

显色性如果比较低，那么物体的颜色可能就会发生很大偏差或扭曲。理论研究证明，不同色温和显色性的光线对人会产生不同的生理及心理影响。由于人们大多数时间都是呆在室内的(家庭、娱乐餐饮场所、购物中心、办公室等)，因此，这种影响就显得非常重要。因此，对不同的功能场所要求选择不同色温与显色性的光源，以满足特定的需求。例如，在卧室或客厅就要求采用低色温的光源，这样会使人有休闲、温馨的感觉。室内照明的显色性一般都规定要高于80。