21世紀的節(jié)能新光源 —— 半導體照明

人類照明的歷史經(jīng)歷了漫長的發(fā)展過程。過去，人們曾長期靠燃燒木材照明；直到1772年燃氣照明才進入人們的生活；1879年愛迪生發(fā)明白熾燈，從此人類的照明進入了一個嶄新的時代。上世紀九十年代末，隨著第三代寬禁帶半導體材料GaN的突破，半導體技術繼引發(fā)微電子革命之后又在孕育一場新的產(chǎn)業(yè)革命——照明革命，其標志是基于半導體發(fā)光二極管（LED）的固態(tài)照明（亦稱“半導體燈”），將逐步代替白熾燈和熒光燈進入普通照明領域。

LED固態(tài)照明被認為是21世紀的照明新節(jié)能光源，因為在同樣亮度下，半導體燈耗電僅為普通白熾燈的1/10，而壽命卻可以延長100倍。此外，LED器件是冷光源，具有光效高、工作電壓低、耗電量小、體積小、可平面封裝、易于開發(fā)輕薄型產(chǎn)品、結構堅固且壽命很長等特點。LED光源本身不含汞、鉛等有害物質，無紅外和紫外污染，不會在生產(chǎn)和使用中產(chǎn)生對外界的污染。因此，半導體燈具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、免維護、易控制等特點。無論從節(jié)約電能、降低溫室氣體排放的角度，還是從減少環(huán)境污染的角度，LED作為新型照明光源都具有替代傳統(tǒng)照明光源的極大潛力。半導體照明技術不僅可以應用于白光通用照明，在其它很多方面已經(jīng)得到了廣泛的應用，如各種儀器儀表的指示光源、裝飾照明（景觀、家居、休閑、商用裝飾）、汽車等各類交通工具照明、交通信號顯示、背景顯示、電子屏幕、軍用照明及旅游、輕工業(yè)產(chǎn)品等。如同晶體管替代電子管一樣，半導體燈替代傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈，必將在照明領域引發(fā)一場革命。

很多國家已經(jīng)為照明革命的到來做了充分的準備。日本、美國、歐盟、韓國等相繼推出國家半導體照明計劃。目前，美、日、歐盟皆有官方成立專案，編制預算與計劃推行白光LED照明。日本的21世紀“光計劃”計劃從1998－2002年耗費50億日元推行白光照明，并到2006年完成用白光LED照明替代50％的傳統(tǒng)照明；歐盟的“彩虹計劃”則在2000年7月啟動，其計劃是通過歐洲共同體的補助金來推廣白光LED的應用；美國的“國家半導體照明計劃”則是從2000年到2010年，其計劃耗資5億美元，到2010年前后，用半導體燈代替55％的白熾燈和熒光燈，這樣每年可以節(jié)約350億美元。2003年我國半導體照明工程全面啟動，在材料、芯片、封裝和應用產(chǎn)業(yè)化支撐技術方面取得較大突破。我國已在上海、大連、廈門、南昌等４個城市設立為國家半導體照明產(chǎn)業(yè)化基地。面對半導體照明市場的巨大誘惑，世界三大照明工業(yè)巨頭通用電氣、飛利浦、奧斯拉姆集團紛紛與半導體公司合作，成立半導體照明企業(yè)，并提出要在2010年前使半導體燈的發(fā)光效率再提高8倍，價格降低到1％。一場搶占半導體照明新興產(chǎn)業(yè)制高點的爭奪戰(zhàn)已經(jīng)在全球打響。美國能源部預測，到2010年僅在美國，半導體照明就可形成一個500億美元的大產(chǎn)業(yè)。

目前，我國能源危機日益嚴峻，而半導體照明可顯著達到節(jié)能目的?，F(xiàn)在我國每年照明耗電為2000億千瓦時，占全國用電總量的12％。由于同樣亮度下，半導體燈用電量僅為白熾燈的1/10，只要有一半的白熾燈被半導體燈取代，每年就能為國家節(jié)省用電近1000億度，相當于一個三峽工程的發(fā)電量。而一個半導體燈正常情況下可以使用50年，即使長命百歲的人，一生也只需2只燈。而且，半導體燈不僅可以發(fā)出各種顏色，它也不存在熒光燈難以解決的頻閃問題，這才是真正意義上的綠色照明。