“三原色”发光二极管催生照明革命
北京大学宽禁带半导体研究中心常务副主任、北京睿源固体照明公司总经理张国义教授介绍说,红、绿、蓝三色光被称为“三原色”,用这三种光可“合成”可见光谱内的其他光,包括白光。1962年红光二极管问世,1971年绿光也成为了现实,最难突破的蓝光二极管在上世纪90年代也获得了突破。这与第三代半导体材料氮化镓的成熟有关。这时候,科学家们禁不住就开始幻想:有了这三原色发光二极管,完全可以酝酿一场新的产业革命——照明革命。这场革命的标志就是半导体灯将逐步替代白炽灯和荧光灯,同时,还将极大地冲击人们固有的“照明理想”。
很多专家坚信,半导体灯将很快取代白炽灯。因为作为新型高效固态光源,半导体照明光源具有寿命长、节能、安全、绿色环保、色彩丰富、微型化等显著优点。半导体灯采用发光二极管作为新光源,同样亮度下,耗电仅为普通白炽灯的十分之一,而使用寿命却可以延长100倍。
中科院半导体所所长李晋闽说:“这么说吧,白炽灯是通电后让钨丝发热再发出光,所以其能量很多都转化成了热量,其发光效率大概只能在每瓦6-17个流明——要想实现17个流明,至少要有几百瓦的灯泡才可能,因为灯泡的功率越低,其电致光的转化率就越低,过去农村常点15瓦的灯泡,实际上,它是最不合算的。普通荧光灯算是冷光源,发光原理是让电子打在荧光粉上,导致其发光,它能够实现每瓦60-70个流明。而发光二极管,预计可以实现每瓦200个流明,而这只在其发光效率达到50%的前提下就能够实现。”
中国工程院院士陈良惠说,节能、环保将是未来社会工业发展的主流,发展半导体照明不仅有利于解决能源危机和环保问题,带动传统产业,而且将会大大改善人们的生活质量。目前我国能源危机日益严峻,而半导体照明可达到节电目的,预计2010年我国发电量将达到2.7万亿度,照明用电量约3000亿度;如果2010年半导体照明进入三分之一的照明市场,可节电30%,即年节电1000亿度,这就至少相当于一个三峡工程的发电量。
从“特种照明”走向所有照明
广州南方大厦、北京中关村鼎好大厦,最近成了当地一道靓丽风景,其整整一面墙,都装上了几百万个每个面积约为一平方毫米的发光二极管,每天夜晚,这面“广告墙”发出幻化神奇的各种光,比大家已经很熟悉的霓虹灯要好看得多。
“发光二极管目前还无法实现每瓦200流明的发光效率,受技术和材料约束,当前只能实现30-40流明,造价也偏高,成为通用照明产品还不太容易。但这没有什么好气馁的,因为每一项新技术,在不同的阶段,都有不同的应用。当前的市场主要是特种照明和城市景观照明,它造价虽然贵了一些,但已经能够节电50%;到实现每瓦60流明,又会出现适应市场需求的应用。”张国义说,“手电筒肯定要被发光二极管取代,我前不久坐火车,发现卧铺上的阅读灯,也是用发光二极管;此外,手机的背光源、液晶电视的背光源、仪表盘的显示灯、交通信号显示、大屏幕显示、军用照明及旅游、轻工产品等领域,会有率先的应用。因为这些领域能够消解成本,这些市场已经足够大。从市场上获得的收益,又能够促进我们的进一步研发。预计到2020年,发光二极管成为通用照明产品的梦想将能够实现。”
“绿色照明”呼应“绿色能源”
一位科学家曾经设想过未来绿色照明的美妙前景。他说,今后,不但“一个人一生只用一盏灯”,而且这个灯的光是可以随心变化的,只需要在这个发光芯片前加一个电脑控制芯片,完全可以让它想发什么光就发什么光;而今后,人们的照明也不是采用“点光源”,而是可以把“灯”涂在墙上、缝在被子上、铺在地上,“可以说,你想用什么光,就可以制造出什么光来。”
2003年6月,我国正式实施了“国家半导体照明工程”。2004年3月,我国将厦门、大连、上海、南昌等4个城市设立为第一批国家半导体照明工程产业化基地。目前,4个基地都已制定了半导体照明产业化发展规划,围绕研发组织、企业培育、资金、人才、交流合作、宣传等方面全面展开基地建设工作,以期形成自己的特色产业,在争取国内市场领导地位前提下,积极参与国际竞争。目前半导体照明已引起产业界和资本市场的广泛关注,近期新增投资已超过5亿元。
中国可再生能源学会秘书长孟宪淦指出,由于发光二极管所需要的电压只有3.5伏左右,与太阳能发电的电压很容易匹配,所以,它与太阳能、风能发出的
