中国大陆LED研发与产业发展战略思考

1、中国大陆LED研发与产业进展战略考虑时刻:2009-12-10:00:35来源:半导体照明 中国半导体照明网作者:扫瞄 856次【字体： HYPERLINK javascript:fontZoom(16) 大 HYPERLINK javascript:fontZoom(14) 中 HYPERLINK javascript:fontZoom(12) 小 HYPERLINK javascript:t2s() 简 HYPERLINK javascript:s2t() 繁】【 HYPERLINK /info/2009121/2009121170045.shtml l here#here 收藏】【 HY

2、PERLINK javascript:window.close() 关闭】近年来，我国LED产业进展迅速，现时期从事该产业的人达数十万，研究机构近百个，企业数千家。从全球LED产业竞争格局看，当前中国大陆LED封装企业自动化水平提升较快，以道路照明为主的照明应用产业取得了突破性进展，LED封装和应用方面在规模和产业化技术方面在全球具有重要阻碍力；另一方面，中国大陆LED外延和芯片企业的产能和技术水平有了一定提升，上游产业保持了良好的进展势头，但总体上讲，在全球的竞争力相对还比较弱。在此背景下，科技部适时启动了“十城万盏”打算，极大地推动了国内官、产、学各界对半导体照明事业进展的热情。值此机会，

3、我们将近年来在调研基础上形成的有关我国大陆地区LED研发和产业进展的方法提出来，供业内同仁参考和指正。一、以后产业进展特征：技术和市场一起成长实际照明灯具的输出光通量通常在上千流明至数万流明，而目前单颗高端功率型白光LED的光通量仅在100流明左右，因此半导体照明灯具通常由数十至上百个集群白光LED组成。以目前的LED性能而论，低压、恒流驱动的集群LED的使用造成半导体照明灯具必须解决巨大热量的耗散和由交流市电向低压恒流转换而引起的电源治理问题。另外，传统封装的功率型LED的小光通、高亮度的发光特性会造成特不严峻的眩光。因此，半导体照明技术不仅限于芯片的制作和封装技术，而是一个包含了光学设计、

4、热量和电源治理等在内的系统级技术。从LED外延片到最终的照明灯具需要通过材料外 延芯片制作管芯封装灯具设计和装配等一系列产业链环节。一方面，从外延片到最终照明和显示应用，产业链的各个环节都能形成独立的产品，并具有各自的技术壁垒和研发需求；另一方面，终端应用产品的质量会受到每个环节的阻碍。例如，半导体照明的核心部件是LED芯片，但LED芯片的发光效率达到100 lm/W，并不等于半导体照明灯具的效率也达到了100 lm/W；更为重要的是，半导体照明产品要获得市场认同，包括灯具效率、可靠性、人眼舒适性等在内的综合性能相关于传统照明产品必须获得明显的优势。换句话讲，即使半导体照明灯具的效率达到了10

5、0 lm/W，也不意味它就一定能为市场所同意，半导体照明本身还有许多科学问题需要研究，比如照明效果和品质包括显色性、色品一致性、人眼舒适性等。只有当技术的进展使得半导体照明灯具在效率、照明品质、设计新颖性等方面相对传统光源取得优势，半导体照明才可能进入并不断开拓市场。另一方面，市场的扩大会促使产量扩充及业界研发投入的增加，加速技术进步，从而使性能提升同时成本与价格逐渐下降。上述两个过程交替往复，最终导致半导体照明产业的快速进展。二、以后市场集中领域：半导体照明和LED显示半导体照明产业要紧包括面向室外通用照明、室内通用照明等的上、中、下游产业；LED显示产业要紧包括LED背光源以及LED显示屏

6、领域的上、中、下游产业。就技术层面来讲，上、中、下游产业技术分不是材料外延和芯片制备、封装、模组和灯具制造技术。半导体照明和LED显示产品的上、中游产业技术差不多上是相同的，区不要紧在于下游技术。1.以后半导体照明市场最大的部分将是通用照明 通用照明包括室内照明和室外照明两大类。这两类应用都要求灯具具有高发光效率、长寿命、环保等特性，其要紧差不在于室内照明光源对比明效果和品质（包括显色性、色品一致性、光源的出射度和均匀性、人眼舒适性等）有较高的要求，且其面向的消费群体对灯具价格更敏感。另一方面，蓝光芯片的发光效率的优势有待进一步提高且受限于白光LED的封装技术，目前的半导体照明灯具大多为高色温

7、冷白光，加之色品一致性与传统照明相比还不尽如人意，使得半导体照明灯具目前在室外照明中有较大规模应用，而在室内照明中才刚刚开始起步。因此，受限于成本和照明品质，半导体照明将领先在室外照明大规模应用，之后随着技术的不断进展逐渐进入室内照明领域。室外照明的一个典型应用是路灯，路灯是都市照明的重要组成部分，其耗电量占整个照明用电的专门大部分。传统的路灯采纳高压钠灯，高发光效率的高压钠灯显色指数专门低，使得被照耀物体颜色失真特不明显；高显色性高压钠灯显色性有所改善，但其发光效率、寿命都有所损失；受限于其寿命较短，因此需要经常进行价格不菲的高空维护作业。一般高压钠灯的配光性能较差，也确实是讲道路照明时的均

8、匀性不够好，而为了满足道路照明对均匀性的要求一般高压钠灯路灯都采纳比灯杆下照度需求大许多的额定功率，从而造成了能源的白费，因此，开发新型高效、节能、长寿命、显色指数较好、环境友好的路灯对都市照明节能具有十分重要的意义。室外照明领域的巨大市场需求，推动着功率型LED路灯等灯具的技术水平不断进步，成本不断下降，新产品不断涌现。另一方面，室内照明最常用的产品是白炽灯和荧光灯。白炽灯的发光效率极低，只有十几个流明/瓦，而荧光灯含有汞等有害物质，不利于环保。因此，室内照明对高效环保照明产品的需求更加强烈。尽管目前的白光LED器件在发光效率和环保等特性上差不多超过了白炽灯和荧光灯，然而由其构成的灯具的照明

9、效果和品质还没有迅速形成对传统照明光源的优势，其在室内照明的应用才刚刚开始。然而，室内照明巨大的市场需求，必将推动着面向室内照明应用的封装和系统级应用技术的快速进展。2.LED显示产业具有巨大的市场潜力 LED显示产业包括LED显示屏和LED背光源。毋庸置疑，LED显示屏在户外显示屏领域具有绝对优势。关于室内显示来讲，目前有多种选择，包括PDP、TFT-LCD、全彩色LED显示屏等。然而，相比之下，PDP和LCD较难实现超大尺寸显示，同时整体效率低、功耗大；而LED室内显示屏一方面能提供高品质的显示且易实现超大尺寸，另一方面有利于节能环保。一般认为，LED显示屏差不多是成熟的产业技术。然而，在

10、室内超大屏幕显示领域，要充分发挥LED显示屏高显示品质、大尺寸、节能、环保等优势，一般的大像素间距的LED显示屏远不能满足应用需求。我们认为，在若干关键技术突破的基础上，大到体育场馆、展览馆、大型会场，小46到中小型礼堂、会议室乃至家居场所，都将是LED显示屏施展其特长的舞台。另一方面，与CCFL（冷阴极荧光灯）相比，LED背光源具有节能、环保、更完美的运动图像、更宽的色域等优势，将在笔记本电脑、LCD-TV等应用领域大显身手。三、以后突破领域：LED封装和应用等中、下游产业我们对GaN基LED产业中的国际、国内相关专利进行了系统调研和深入分析，重点选择该领域内的闻名企业和核心专利进行统计，通

11、过对欧洲专利局制作的专利文献数据库（espcenet）、德温特世界专利索引（Derwent Innovations Index（DII）以及中国国家知识产权局专利检索数据库中相关专利的检索，对美国（US）、日本（JP）、欧洲（EP）以及中国大陆（CN）的3000余份专利进行了统计和分析。图1把检索得到的核心专利进行了分类，首先按产业链分为材料外延和芯片制作、器件封装、应用四个环节，每个环节内部再按技术细分为若干类，对每类的专利数进行了统计。能够看出，目前LED产业中的专利大部分集中在上游环节，中、下游部分的专利相对要少专门多。这一结果也是和LED技术的进展进程相关的。从二十世纪九十年代初Shu

12、ji Nakamura研制出GaN基LED以来，大量的研究工作致力于材料外延和芯片制作，从各个细节入手提高GaN基LED的性能。在那个过程中，上游产业技术得到了快速的进展，涌现了大量的专利技术，其中专门多依旧核心技术，而中、下游产品开发则相对滞后。如此就形成了目前专利技术“上重下轻”的状况。 然而时至今日，GaN基LED的性能尽管离理论极限还存在一定距离，但差不多差不多满足了照明的需求。随着上游技术的逐渐成熟，下游市场的逐渐壮大，LED封装和应用方面的问题也逐渐凸显出来。从产品上看，不管是半导体照明灯具依旧LED显示模组，都不是简简单单地将LED器件组合在一起形成的。封装和应用环节包含了驱动电

13、路、散热和光学设计等一系列重大的科学技术问题，而这些问题的解决本身就意味着专利技术的产生。另一方面，中、下游产业的专利范围比上游产业更加广泛。上游产业的专利技术差不多属于半导体材料、芯片制备工艺等相关领域，而中、下游产业更加直接地面向市场，其产品设计与产品的使用对象、使用环境以及使用要求都有着紧密的联系，这也更加易催生新的专利。从上面的分析能够看出，中、下游技术现有的专利数量相对较少而可挖掘的专利数量特不多，国外大公司在那个领域的专利壁垒尚未构建得像上游领域那样森严。因此，在以后的几年内，各大企业可能将在LED的封装和应用技术上展开专利的争夺，其中应用方面的专利更是重点。从图1能够看出，在我国

14、大陆申请的专利中，下游产业的比重比上游产业更大，这也从一个侧面反映出我国大陆的部分企业在下游技术上差不多具备了一定的实力，中国大陆在中、下游技术方面具备比上游技术更大的优势。因此，LED封装和应用等中、下游产业是中国大陆最容易取得巨大成果的突破口。四、以后上游领域进展趋势：有选择地重点突破，进展自主外延和芯片技术当前，国内众多科研机构在材料外延和芯片制作方面从众多细节入手进行了大量的研究工作。而另一方面，尽管近期中国大陆LED外延和芯片企业的产能和技术水平有了一定提升，但总体上看上游许多企业还未真正形成具有自主知识产权的技术路线，一些企业对以后技术的进展方向还比较困惑。 我们认为，当前我国大陆

15、LED产业在上游领域面临的要紧问题依旧大部分芯片发光效率不够高，器件的可靠性有待改善。建议集中资源有选择的、在一些差不多看得比较清晰的方向上重点突破，以提升我国上游产业的水平。当前国内在上游领域依旧应该以提高内、外量子效率为核心，在深入理解GaN基材料物理性质的基础上，研发材料外延和芯片制备技术，提高晶体质量、降低位错密度、优化量子阱结构、操纵应力和提高光提取效率，尽快在核心技术上形成自主知识产权。此外，中国大陆LED材料外延和芯片产业领域的本土化高层次人才缺乏是制约上游产业健康进展的关键问题之一。中国大陆LED外延和芯片企业的高层次人才许多是海归人员或从台湾聘请，其加入无疑在一定程度上推动了

16、国内上游产业的技术进步，但为了产业的长远健康进展，尽快打造本土化的高层次人才队伍是十分必要的。建议建立多层次的人才支撑体系，建立以企业为中心、以高校和研究机构为基础的创新性人才培养机制，通过共建博士后流淌站、工程硕士联合培养点等方式，联合培养光学、物理、电子、微电子、材料等专业领域的创新型人才。作者：罗毅 李洪涛 韩彦军 汪莱 孟彦龙十二五”，我们期待如此规划！ HYPERLINK /search/index.dll?dt=2009%2D11%2D30 2009-11-3017:30:15半导体照明 中国半导体照明网 HYPERLINK /search/index.dll?au=%B8%DF%

17、D4%AD 高原行业分类: HYPERLINK /search/hy.dll?hy=%C6%E4%CB%FC 其它扫瞄 1375次半导体照明产业作为环保节能的低碳产业引起了全世界发达国家的重视，而它所具有的智力和劳动力密集的特点，尤其适合中国的国情。自2003年国家科技部启动半导体照明工程以来，在“十五”攻关打算和“十一五”863半导体照明重大专项的支持下，我国半导体照明产业取得了长足进展，不管是外延材料生长、芯片制备，依旧器件封装等领域，都取得了较好的研发成果，一批成熟技术转化为了现实的生产力，实现了产业化。应用领域更是百花齐放，百家争鸣，创新纷呈。以奥运示范工程为代表的规模化系统集成技术的

18、实施，促进了半导体照明产品的集成创新与示范应用，显示了节能、环保的效果，提高了国际社会认知度。随着“十二五”的到来，大伙儿对关系整个产业以后进展方向规划又有什么期待，他们又有些什么样的建议和方法呢？为此，本刊特邀请中科院半导体所所长李晋闽，佛山市国星光电股份有限公司董事长王垚浩谈了他们对半导体照明“十二五”规划的一些看法及建议。中科院半导体所所长 李晋闽调整产业思路 走“低成本 高可靠”路线我认为半导体照明产业在“十二五”时需做一些思路上的调整。在“十五”、“十一五”的时候，我们更多地侧重技术进步，使生产的产品能够参与国际竞争。例如，在“十一五”，我们定的产业目标是100lm/W的制造技术。到

19、现在，尽管产业进展有些良莠不齐，但事实上我们不管是产学研的结合，依旧技术进步都已进展到了一定的高度。按照现有进展水平，在“十一五”结束之后，完成100lm/W产业制造技术应该不是一个太大的问题。 然而我依旧希望我们的产业能够通过金融危机那个机会能延伸到国际上的第一方阵上去。以后还存在专门多技术创新的方向，一些技术路线还可能完全是颠覆性的。在“十二五”我认为我们产业参与竞争依旧重要的一点确实是“低成本，高可靠”，不一定追求高指标。因为当产品达到100lm/W或者略高一点的时候，节能效果差不多专门明显，我们要做的确实是提高可靠度，降低成本，让它真正成为能够大量推广应用的一种产品。参与国际竞争也正是

20、体现在中国的高端产品能大范围地应用，这确实是今后中国制造的不可替代性的重要特征。企业要成为创新的主体，特不重要的一点确实是企业要关注以后技术的进展，因为技术进展到一定时期后就会有一定的转变，假如不注重进展趋势，就会落伍。我个人认为利用现有技术的改进，将LED的发光效率提高到130lm/W甚至150lm/W应该是没有问题的。但确实突破150lm/W甚至达到200lm/W及更高的光效，则应该完全要有新的技术突破。加强基础研究 让科学与技术同进展在技术方面，依旧要侧重基础研究。早期的科学技术进展差不多上是先提出科学概念、原理，然后构建模型、原型器件和应用，再进一步延伸到技术路线，通过工程化、产业化的

21、过程，最后形成产品，再惠及老百姓，让人们的生活质量得以提高。然而半导体照明专门有特点，它是在科学问题还没有完全解决的同时，市场已有了大量的应用，简单的讲确实是半导体照明市场的驱动力太强，不像其他新兴产业完全是靠技术来推动的。但是当应用到一定时期，假如科学问题还未得到解决，后面的进展就会专门困难。在“十二五”的时候，要加强基础科学方面的研究，否则产业进展确实是“无源之水，无本之木”，现在专门多发达国家已开始注重这方面的研究。佛山市国星光电股份有限公司董事长 王垚浩突出上游重点产业目前，国产1W芯片封装的白光器件做得的最好指标光效为90100lm/W，1000hr光衰约6%9%，从出光效率和可靠性

22、方面看，与国际先进水平仍有不小的差距，尤其可靠性方面差距较大。国内封装和应用多采纳Cree、Epistar、Brigelux、Lumiled等公司的芯片或器件，整个产业的竞争力受制于上游。鉴于此，我认为“十二五”规划仍要突出上游产业重点，具体指导思想能够确定为：方向紧跟、技术创新、择优配套、适度尝新。所谓“方向紧跟”是指上游进展要采取跟随战略，技术路线的选择以跟随先进公司为主，比如全球领先的公司衬底材料以Al2O3、SiC和Si为主，在“十二五”时期，我们仍要坚持以上述3种技术路线为主，否则，风险大，有投入可能没产出。所谓“技术创新”则指在产业化过程中，支持采纳创新的技术实现预期的目标。比如在

23、芯片制备中，众所周知图形衬底技术，表面粗化技术、垂直结构技术等能够提高出光效率，但专门多方法已为先进的公司提早申请了专利爱护，我们如何办？唯一能够选择的路径确实是先跟随，后创新，通过创新赶超不人。所谓“择优配套”则指与外延生长、芯片制备相关的材料产业如衬底材料、MO源、高纯氨等，要选择有一定优势的领域，给予研发支持，使其达到产业化使用的标准，这有利于整个上游产业的进展。所谓“适度尝新”是指在主流技术路线之外，对原理上可行、技术上未知的技术路线做出部署，以期探究出新路线。如基于同质的GaN衬底的技术路线，异质的ALN衬底的技术路线，ZnO代替ITO的技术路线等。这类探究是“风险投资”，因而要适度

24、，但要坚持长期化，这类课题不仅只做“十二五”规划，应该做中长期规划。鼓舞中下游产业创新国内器件封装和应用水平同国外比差距要小一些，要紧差距在于对封装工艺技术和封装材料的优化研究不够，因而可靠性略差。但中下游产业的智力和劳动力密集的特点更显著，因此中国的优势明显，从比较优势理论讲，中下游产业更应成为规划的重点，因为在中下游产业布点，能够收到投入小、见效快、成就显著的效果，“十一五”期间推出的“十城万盏”示范工程确实是专门好的佐证。“十二五”规划关于封装和应用我认为宜采取“鼓舞创新、扶优扶强、重点突出、百花齐放”的思路。具体来讲，中下游产业进展已跨入超越时期，因此要充分利用我国智力和劳动力双密集的

25、特点，鼓舞全民创新，实现“十二五”期间我国LED封装和应用产业对国外的超越。比如在新兴的应用领域，如大型户外显示、背光源、户内外照明等领域，要支持器件结构创新，终端应用产品创新等，不再模仿、照抄国外的东西。对光、热、电共性技术的研究，对共性工艺技术的研究，对配套材料如硅胶、荧光粉的研究，要选择优势大专院校、科研院所和企业，组成联合研发团队，支持联合攻关。关于应用产品的支持，一要重点突出，如道路照明、隧道照明、大尺寸背光源等应作为重点，通过“十二五”的努力，全面解决技术难题，实现产业化；二要鼓舞百花齐放，因为LED应用之广，超过历史上其它任何光源，通过适当引导，一定能够激发出人民群众无限的制造力

26、，实现产业的大进展。加强关键设备布局产业要进展，装备也是一个关键。目前整个产业的关键装备要紧靠进口，如MOCVD、ICP设备，芯片Mapping、Sorting设备，器件封装用芯片安放、金线键合设备等全依靠进口。以MOCVD设备为例，该类设备为美国Veeco、德国Aixtron等少数公司垄断，价格昂贵，且订货周期长，严峻阻碍国内产业进展。其他设备也都因专业性强，用户少，只有少数公司提供。鉴于这种情形，“十二五”规划应在关键设备方面做出布局。本着“把握关键，先易后难，循序渐进”的原则，在产业链相应环节筛选出一些产业价值大、进展绕不开、确有关键作用，或者为新型主流产品生产所需、市场潜力大的设备，支

27、持联合攻关开发，争取实现或部分实现装备国产化，从而为产业进展奠定良好基础。LED路灯的技术要点分析时刻:2009-12-123:42:36来源:半导体照明 中国半导体照明网作者:吴昊 王钢扫瞄 2547次【字体： HYPERLINK javascript:fontZoom(16) 大 HYPERLINK javascript:fontZoom(14) 中 HYPERLINK javascript:fontZoom(12) 小 HYPERLINK javascript:t2s() 简 HYPERLINK javascript:s2t() 繁】【 HYPERLINK /info/2009121/2

28、009121164128.shtml l here#here 收藏】【 HYPERLINK javascript:window.close() 关闭】编者按：“十城万盏”是我国高科技产业以应用促进展的示范工程，其目的旨在通过选择一批基础良好的都市，采取国家、地点、企业共同投入的模式，领先开展LED市政照明的应用试点，为我国全面推广半导体照明摸索经验，并通过应用提升产业的自主创新水平，增强国际竞争力，促进中国半导体照明产业做大做强。本文选择了示范项目较多的路灯、隧道灯以及对产品阻碍较大的驱动电源3个方面分析其技术进展，为“十城万盏”的顺利实施提供参考。目前，用于道路照明的传统光源要紧是高压钠灯，

29、 LED路灯要紧在一些支干道上进行了试点应用，但两者已表现出明显的优劣差异。在光效方面，高压钠灯最高可达140 lm/W，比目前商用大功率LED的光效100 lm/W高，但LED的显色指数（约80）要远远超过高压钠灯（约25），且在相同照度下，白光LED更有助于司机或行人识不目标，其道路照明效果和舒适度要远高于高压钠灯。在灯具效率方面，高压钠灯采纳球面发光设计，综合考虑反射器效率，高压钠灯的灯具效率一般仅有70%。但LED是定向出光，如采纳恰当的配光设计，大部分光线会直接投射到路面，灯具效率能达85%以上。因此，仅从光效和灯具效率来看，就可见LED路灯取代传统路灯光源的巨大潜力。为此，本文将从

30、中山大学半导体照明系统研究中心在LED照明应用的研发过程中对配光、电源和散热等三个关键技术所取得的研究成果来重点阐述“十城万盏”示范应用工程关系紧密的“LED路灯”的技术路线和技术支撑。配光通过光学设计获得蝙蝠翼型光强分布目前市场上的LED路灯，其光源部分要紧分两种方式：单颗1 W大功率白光LED阵列和大功率集成封装光源模组。尽管LED路灯的国家标准还没有出台，但LED路灯的配光在参考传统光源道路照明标准要求时要实现以下目标：合适的平均路面亮度；高的总照度均匀度和纵向照度均匀度；合适的环境比；眩光操纵等。从配光曲线上看，要实现以上目标要紧是通过合适的光学设计以获得蝙蝠翼型光强分布，从而在路面上

31、获得矩形的光斑分布。然而一般大功率白光LED的封装透镜（即一次光学透镜）不适合直接应用于LED路灯上，因此在每一个大功率白光LED的一次光学透镜上还要添加二次光学透镜，目前“花生米”型的二次光学透镜能达到较好的效果。中山大学半导体照明系统研究中心开发的设计思路是不采纳单独的二次光学透镜，而是在一次封装的LED的发光光源外直接设计波浪形光学透镜面罩，利用透镜面罩来达到整个LED路灯发光光源的二次光学透镜的功能。随着封装产业向下游应用产业的需求靠拢，中山大学半导体照明系统研究中心还开发设计专门形状的一次光学透镜，在LED芯片封装时直接安装，具有体积小、成本低的特点，完全符合LED路灯和道路照明要求

32、（图一）。随着封装技术的进步，白光LED的封装方式由单颗1W大功率LED器件逐渐转向大功率集成封装光源模组。目前的大功率集成封装光源模组的功率最高可达 100W以上，但这类光源由于发光面积较大，为光学配光设计带来困难。中山大学半导体照明系统研究中心开发的红光增强的大功率白光LED智能操纵系统技术，能够获得显色指数90以上，相关色温25008000K可调的光源模 组（图2）。该技术利用在封装基板上集成光电转换芯片，实时监控光源模组的白光色度学参数，光电转换芯片将探测到的白光色度学参数的变化反馈给智能操纵系统，系统通过计算后保证灯具能输出最优色度学性能的白光，能够保证光源模组输出保持设定的相关色温

33、范围和显色指数；封装基板上还集成了温度传感芯片来实时探测封装基板的温度，实现对大功率LED芯片结温的间接监控，当结温超过系统预设的温度时，系统能够自动调节散热系统的散热途径或降低LED的功率。该光源模组能够由单颗1 W大功率白光LED阵列的方式或大功率集成封装光源模组的方式组成，差不多运用在LED路灯上。电源加强驱动电源可靠性设计 匹配LED寿命目前主流的LED路灯采纳交流电供电，交流电LED路灯存在一个共性问题，确实是难以保证驱动电源寿命与LED的寿命相匹配。因为交流电必须通过开关电源的整流滤波才能变成直流电，而开关电源中必须采纳电解电容来滤波。一般的电解电容寿命只有8000小时，远远小于L

34、ED的理论寿命50000小时。而且环境温度每升高10，电解电容的寿命就降低一半，使得整个LED路灯系统的寿命必定会受到电解电容的拖累。因此，制约LED路灯寿命的一个重要因素确实是驱动电源的可靠性设计。LED路灯在室外环境下保证电源的可靠工作，一般需要从高效率、高功率 、长寿命、过压过流、隔离、浪涌、过温、防护方面、符合安规和电磁兼容的要求等几方面进行考虑。关于大功率LED路灯，不管其光源部分采纳单颗1 W大功率白光LED阵列方式或大功率集成封装光源模组方式，其主流的电源驱动方式是采取恒流驱动。一般通行的电路结构又由一个恒压源提供若干个恒流源，每个恒流源单独驱动一路串联的LED和市电直接转为恒流

35、，LED以串并联组合的方式运行两种。关于采纳单颗1 W大功率白光LED阵列的这种方式，恒压源为传统的开关电源架构相对成熟；而相配的恒流源部分为直流降压型，效率能达到95%以上，另外所占的电路空间较小，既能够与恒压源部分组合在一块，也能够与LED集成在一起，具有较大的灵活性。每一路LED电流可独立操纵，保证灯具整体发光一致，然而成本会稍高一点。关于大功率集成封装光源模组方式，又分为隔离型和非隔离型两类，前者成本以及效率方面有优势，但由因此非隔离的，供电不稳，尤其是晚上电压较高或雷雨时产生的浪涌，容易造成LED光源连同电源一起损坏。而后者尽管效率较低，电路复杂度较高，但可靠性得到保证。不管是隔离型

36、依旧非隔离型的交流-直流恒流源，由于路灯上的LED数目由几十到上百个，因此后端LED要考虑串联和并联相结合，因此不可幸免地使得并联各路电流不一致。目前，这两种方式的电源并存。多路恒流输出的方式，在性能以及可靠性方面较好，将会是以后LED路灯电源驱动主流进展方向。挖掘电池潜力 延长太阳能路灯寿命随着太阳能这一新能源的进展，各地的太阳能LED路灯也逐渐兴起，太阳能电池的低压直流、长寿命的特点正好与LED相匹配。然而太阳能LED路灯系统中依旧存在寿命瓶颈，确实是铅酸蓄电池。一般的铅酸蓄电池的寿命为500个充电循环，大概在2年左右，约5000小时。中山大学半导体照明系统研究中心开发的智能充放电智能操纵

37、器，能够使得铅酸蓄电池的寿命达到1500次循环。传统的太阳能路灯充电系统中，通常通过防电流倒灌二极管将太阳能板与蓄电池直接相连，将导致太阳能板的工作点偏移最大功率点(Maxim Power Point，简称MPP)而未有效利用太阳能板的可输出功率，同时容易使蓄电池因供能不足而长期处于欠充满状态，造成寿命缩减。中山大学半导体照明系统研究中心开发的太阳能LED路灯系统利用太阳追踪(Sun Tracking)和最大功率追踪(MPP Tracking，即MPPT)技术，可使太阳电池的输出稳定在MPP附近，从而有效利用了太阳能板可输出的最大功率。 智能调光系统灵活调整光输出降低能耗 传统高压钠路灯，只能

38、实现小范围的调光操纵，比如关闭一侧或间隔关闭路灯，不可幸免地带来照明形态的改变，容易造成安全隐患。LED路灯则可实现0-100%连续调光，可依照环境光照及交通状况灵活调整光输出，在保证照明质量的同时降低不必要的功耗。中山大学半导体照明系统研究中心开发的LED路灯的智能调光系统能方便地操纵LED的工作状态，并通过改变驱动电流来操纵其亮度。比如在进入下半夜后，通过降低整灯电流或关闭灯具内部分LED发光组件来达到低功率运行，达到节能的效果。中山大学半导体照明系统研究中心还把Zigbee无线通讯操纵技术应用在LED路灯系统上。Zigbee无线操纵系统的动身点是希望能进展一种容易布建的低成本无线网络，具

39、有协议栈简单紧凑、省电、可靠、时延短、网络容量大等特点（图3）。Zigbee收发模块集成在每一个LED路灯上，并通过接力的方式，把所有的信息汇合在终端上，从而实现在终端对每个LED路灯的运行情况进行有效的监控，发挥系统操纵、故障排除和防盗的功能。散热优化散热和热治理操纵系统 LED在正向电压下，电子在电场的驱动下克服p-n结的电场，由n区跃迁到p区并与p区的空穴发生复合。由于跃迁到p区的自由电子具有高于p区价电子的能量，复合时电子回到低能量态，多余的能量以光子的形式释放，辐射出来的光还需通过芯片本身的半导体介质和封装介质才能抵达外界。综合考虑电流注入效率、辐射发光量子效率、芯片外部光萃取效率等因素，关于100 lm/