LED照亮低成本照明的前景

如今，基于LED技术的聚光灯可以实现前所未有的亮度，从而提供能效更高、成本更低的照明方式。为突显其紧迫性，国际能源署表示，照明用电已占全球发电量的19%左右，目前三分之二的灯具采用的是1970年以前开发的浪费能源的旧技术。

为此，美国国会禁止销售100W白炽灯泡的立法今年已经开始生效，有关其他较低功率的白炽灯泡的销售禁令将接踵而至。此外，许多欧洲和亚洲国家或地区也已经制定了同样的计划。尽管存在一些推迟某些这类立法的压力，但是多家LED照明团体和厂商都指出，不管美国国会发生什么情况，他们都打算遵守该法律。

Marvell公司绿色技术产品部门副总裁Kishore Manghnani指出，传统节能灯曾给消费者留下了非常不好的印象，他们不喜欢奇怪的螺旋状外形，滞后的预热时间，质量轻或它偶尔发出的嗡嗡声。为防止以后的替代产品或绿色照明产品也出现同样的问题， LED照明制造商必须向公众证明这些产品不仅物美价廉，而且更具有令人意想不到的新特性。在此，我们可参考一些推进公众参与LED照明改革可采取的举措。

现在的LED价格太高，无法马上产生显著的影响，但是LED正在各种户外和室内应用中取得更大的发展。随着更多的城市、州、政府和公司开始转而使用LED灯，以及消费者在室内照明和装饰照明中使用LED灯，这种现象越来越明显。

Transparency Market Research公司预计，全球LED市场预计将在2011年至2016年间以14.9%的复合年增长率(CAGR)增长，在2016年前达到182亿美元。该研究报告指出，住宅市场将占总照明市场40%的份额(最大的细分市场)。

市场研究公司Yole Développement所作的一份研究报告显示，如果考虑累积拥有成本，亮度为800流明且无维护成本的标准A19暖白光LED灯泡要比住宅应用中的其他光源要便宜得多。

图1：住宅应用中使用的800流明的标准A19暖白光LED灯泡的累积拥有成本可能大大低于白炽灯和微型荧光灯(特别是在考虑使用寿命时)。比较时未包含维护成本。(Yole Développement公司提供)。

专注于更好的生产和封装

据SEMI和Yole Développement的承包商Paula Doe表示，目前LED灯的价格约为40美元，这个价格仍然太高，无法与白炽灯和微型荧光灯相竞争。这使得LED厂商将重点从提升能效等级(正在接近实际限制)转到提高生产效率上，以获得更好的大众市场渗透率。这些厂商还致力于通过改进封装来尽可能地实现更高的效率。她指出，如果价格降到10美元左右，LED的长使用寿命和低能耗将使其成为消费者的一个极具吸引力的选择。

也就是说，LED灯泡价格正以每年20%左右的速度下降，大多数专家认为高亮度LED将维持这一趋势。这个趋势的推动力来自从50mm直径的蓝宝石晶圆向300mm硅晶圆(用来制造批量硅IC)这一更大晶圆尺寸发展。

LED的生产工艺(金属有机化学气相沉积/MOCVD)与硅IC的生产工艺截然不同。这种工艺可以通过LED基板表面的化学反应产生复合半导体薄膜，这种薄膜通常用在LED中。在有氧气的情况下，这种化学反应会在温度800°F以上，压力高达100kPa左右时发生。

当然，降低成本的一种方法是进一步实现生产工艺的自动化。不过，尝试实现自动化的LED厂商必须面临这样一个事实：几乎没有针对LED生产设备的载体和设备接口的相关标准。这样就很难实现任何一种材料加工的自动化，因为每个工厂都有可能使用略有不同的硬件来加工晶圆。

为克服这些难题，业界成立了SEMI北美HB LED标准委员会，该组织致力于为广泛使用的LED生产设备制定外形尺寸标准。观察家表示，这将促使业界更多地使用自动晶圆加工、自动化手套箱、工艺区间自动化和标准机械接口(SMIF)。由于LED晶圆没有用于IC的300mm晶圆尺寸大，因此并不需要同样庞大的材料加工设备。

LED专家和顾问已经证实，相当于60W白炽灯亮度的商用LED灯泡的每千流明成本约为50美元，比一两年前有显著的下降。他们设计了图2，该图显示几年内每千流明成本将降至2至3美元的范围，截至2020年将降到1美元。这种成本的降低很可能归因于经济的封装、不断提升的光学技术、更好的散热/机械器件、电子驱动元件和自动化程度更高的组装工艺(图2)。

LED被归类为固态照明，这意味着它们所使用的是半导体技术。LED灯需要LED驱动芯片来为LED提供稳定的电源供应，改善效率和调节性能。LED驱动器在帮助制造商开发产品性能方面发挥了重要作用，这将加速LED照明的大规模普及。

使用正确的LED驱动器，可使这类照明系统符合现有的设施和装置。LED灯可与多种类型的调光器兼容，并且提供的调光性能不逊于白炽灯。除可靠和高效的特点之外