减少 200 万吨的二氧化碳排放；
➢目标: 2007 年取代白炽灯，2012 年取代荧 光灯
美国国家半导体照明计划
• 从2000年起国家投资5亿美元
• 到2010年 55%的白炽灯和荧光灯被半导体 灯取代
• 每年节电达350亿美元
• 2015年形成每年500亿美元的半导体照明产 业市场
日本21世纪照明计划
部分领域已经应用
目前已经应用在：
• 室内特殊照明／手电筒／闪光灯／装饰灯 • 液晶显示器(LCD)、便携式电子产品(PDA，移动
电话)背光源 • 汽车内部、车灯及驾驶面板照明 • 高楼建筑物及广场探照灯 • 剧场舞台灯／投影灯源
中国专家的呼吁
• 我国有近百名专家（两院院士）联名向国 务院呼吁，以三峡工程的5%费用，支持我 国的半导体照明产业，用5-10年的时间的 努力，1/3照明应用半导体照明，每年可以 节约的电量1000亿度，多于一个三峡水电 站的发电量（800亿度）
• 国家启动国家半导体照明工程
六、半导体照明发展现状
LED的发展历史
• 80年代，重大技术突破，开发出AlGaAs材 料的LED，发光效率达到 10 lm/w
• 1990年到2001年，AlInGaP的高亮度LED 成熟，发光效率达到 40—50 lm/w
• 1990年基于SiC材料的蓝光LED出现，发光 效率为0.04 lm/w
• 90年代中期出现以蓝宝石为衬底的GaN蓝 光LED，到目前仍然为该技术
方法二
蓝光LED芯片激发黄色 荧光粉，由LED蓝光和 荧光粉发出的黄绿光合 成白光，为改善显色性 能还可以在其中加入少 量红色荧光粉或同时加 入适量绿色、红色荧光 粉，该方法的优点是效 率高、显色性较好，但 也存在着一致性差、色 温随角度变化的缺点
方法三
紫外光LED激发荧光粉获得白光，优点是 显色性好、制备简单，缺点在于有紫外光 泄露问题，效率较低。
花 旗 银 行 大 厦
GaN半导体光电器件应用
• 蓝光激光器（BLD）
蓝光DVD，双面双密度容量为20G，取代现有红 光DVD，是以后数字电视存储的必由之路
激光打印和显示，生物医疗仪器和设备 ，光谱测 量系统
可用于军事领域，450～550nm的蓝-绿光波段对 海水是透光的，所以BLD可通过空间卫星、机载 平台直接用来对海底潜艇通信，大大提高潜艇的 隐蔽性和保密性。这是军事部门长久渴望实现的 技术手段。
半导体照明
--照明领域的又一次革命
一、人类照明的历史
火—人类的文明
灯—延续历史几千年
灯—延续历史几千年
二、电光源的历史
1879年爱迪生发明白炽灯
荧光灯将电光源带入新天地
三、半导体发光二极管
半导体发光二极管
各种半导体对应的发光波长
什么是发光二极管（LED）？
• 发光二极管是由数层很薄的 搀杂半导体材料制成，一层 带过量的电子，另一层因缺 乏电子而形成带正电的“空 穴”，当有电流通过时，电 子和空穴相互结合并释放出 能量，从而辐射出光芒。
中国汉级核潜艇
索尼全球首台蓝光DVD刻录机BDZ-S7
五、半导体照明的来临
优异的性能
• 白光LED
固体冷光源，效率高，绿色环保 寿命长，可以达到10万小时（连续10年） 低电压工作 是照明领域的又一次革命
LED实现白光的三种方法及存在 问题和解决办法
方法一
通过红绿蓝三 基色多芯组和发光 合成白光，该方法 的优点是效率高、 色温可控、显色性 较好，缺点是三基 色光衰不同导致色 温不稳定、控制电 路较复杂、成本较 高。
照明的革命
四、第三代半导体材料
半导体材料的分代
1. 以硅Si为代表的半导体材料为第一代半导 体材料
2. 以砷化镓GaAs为代表的化合物半导体材 料为第二代半导体材料
3. 以氮化镓GaN为代表的宽带隙化合物半导 体材料为第三代半导体材料
GaN半导体材料特点
• 宽带隙化合物半导体材料，有很高的禁带 宽度（2.3—6.2eV)，可以覆盖红、黄、绿、 蓝、紫和紫外光谱范围 ，是到目前为止其 它任何半导体材料都无法达到的
• 高频特性，可以达到300G Hz• 高温特性，在300℃正常工作（非常适用于 航天、军事和其它高温环境）
• 耐酸、耐碱、耐腐蚀（可用于恶劣环境）
• 高压特性（耐冲击，可靠性高）
• 大功率（对通讯设备是非常渴望的）
GaN外延片生产
• 通过MOCVD进行GaN单晶膜外延生长 用蓝宝石为衬底材料 用高纯氨气提供氮源 用金属有机源提供镓、铟、铝源 通过金属有机源化学气相沉积的方法 进行生长
LED的发展历史
• 1965年世界上的第一只商用化LED诞生， 用锗制成，单价45美元，为红光LED，发 光效率0.1 lm/w
• 1968年利用半导体搀杂工艺使GaAsP材料 的LED的发光效率达到1 lm/w, 并且能够发 出红光、橙光和黄光
• 1971年出现GaP材料的绿光LED，发光效 率也达到1 lm/w
• 投入资金50亿日元 • 到2007年 30%的白炽灯被置换为半导体照
明灯
欧盟的彩虹计划
• 应用半导体照明实现： • 高效 • 节能 • 不使用有害环境的材料 • 模拟自然光
韩国“固态照明计划”
• 2004年-2008年韩国政府计划投入1亿美元， 企业提供30%的配套资金，近期开始实施， 预计2008年LED的发光效率达到80lm/W
方大集团于2001年9月在国内第一个 生产出GaN基LED外延片
方大集团6X2MOCVD设备
GaN基蓝绿光LED芯片
GaN基大功率蓝光LED芯片
GaN半导体光电器件应用
• 蓝、绿光LED
全彩色大屏幕 交通信号灯 背光源、仪器仪表指示灯 景观光源
室外大LED全彩色屏幕
LED交通信号灯
城 市 建 筑 装 饰 灯 光 工 程
半 红光
近紫外光激发
导 绿光
白光
体 蓝光
一种白色LED的结构示意图
白光LED的构成方式
Commercial White LED
(a)
White LED with Additional NCs
(b)
]
白光LED照明整体效益分析
➢照明占电力需求18%； ➢未来15年, LED 照明将减少50%电力需求，