21世纪的节能新光源 —— 半导体照明

    人类照明的历史经历了漫长的发展过程。过去，人们曾长期靠燃烧木材照明；直到1772年燃气照明才进入人们的生活；1879年爱迪生发明白炽灯，从此人类的照明进入了一个崭新的时代。上世纪九十年代末，随着第三代宽禁带半导体材料GaN的突破，半导体技术继引发微电子革命之后又在孕育一场新的产业革命——照明革命，其标志是基于半导体发光二极管（LED）的固态照明（亦称“半导体灯”），将逐步代替白炽灯和荧光灯进入普通照明领域。

    LED固态照明被认为是21世纪的照明新节能光源，因为在同样亮度下，半导体灯耗电仅为普通白炽灯的1/10，而寿命却可以延长100倍。此外，LED器件是冷光源，具有光效高、工作电压低、耗电量小、体积小、可平面封装、易于开发轻薄型产品、结构坚固且寿命很长等特点。LED光源本身不含汞、铅等有害物质，无红外和紫外污染，不会在生产和使用中产生对外界的污染。因此，半导体灯具有节能、环保、寿命长、免维护、易控制等特点。无论从节约电能、降低温室气体排放的角度，还是从减少环境污染的角度，LED作为新型照明光源都具有替代传统照明光源的极大潜力。半导体照明技术不仅可以应用于白光通用照明，在其它很多方面已经得到了广泛的应用，如各种仪器仪表的指示光源、装饰照明（景观、家居、休闲、商用装饰）、汽车等各类交通工具照明、交通信号显示、背景显示、电子屏幕、军用照明及旅游、轻工业产品等。如同晶体管替代电子管一样，半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯，必将在照明领域引发一场革命。

    很多国家已经为照明革命的到来做了充分的准备。日本、美国、欧盟、韩国等相继推出国家半导体照明计划。目前，美、日、欧盟皆有官方成立专案，编制预算与计划推行白光LED照明。日本的21世纪“光计划”计划从1998－2002年耗费50亿日元推行白光照明，并到2006年完成用白光LED照明替代50％的传统照明；欧盟的“彩虹计划”则在2000年7月启动，其计划是通过欧洲共同体的补助金来推广白光LED的应用；美国的“国家半导体照明计划”则是从2000年到2010年，其计划耗资5亿美元，到2010年前后，用半导体灯代替55％的白炽灯和荧光灯，这样每年可以节约350亿美元。2003年我国半导体照明工程全面启动，在材料、芯片、封装和应用产业化支撑技术方面取得较大突破。我国已在上海、大连、厦门、南昌等４个城市设立为国家半导体照明产业化基地。面对半导体照明市场的巨大诱惑，世界三大照明工业巨头通用电气、飞利浦、奥斯拉姆集团纷纷与半导体公司合作，成立半导体照明企业，并提出要在2010年前使半导体灯的发光效率再提高8倍，价格降低到1％。一场抢占半导体照明新兴产业制高点的争夺战已经在全球打响。美国能源部预测，到2010年仅在美国，半导体照明就可形成一个500亿美元的大产业。

    目前，我国能源危机日益严峻，而半导体照明可显著达到节能目的。现在我国每年照明耗电为2000亿千瓦时，占全国用电总量的12％。由于同样亮度下，半导体灯用电量仅为白炽灯的1/10，只要有一半的白炽灯被半导体灯取代，每年就能为国家节省用电近1000亿度，相当于一个三峡工程的发电量。而一个半导体灯正常情况下可以使用50年，即使长命百岁的人，一生也只需2只灯。而且，半导体灯不仅可以发出各种颜色，它也不存在荧光灯难以解决的频闪问题，这才是真正意义上的绿色照明。