LED照明技术研发壁垒探讨[2]

　　3 标准

　　目前LED 无论在产品规格或测量上均缺乏适当 的标准。为了使各种不同形式及应用的LED 光源能 有正确、可靠且具一致性的评估标准，制定相关的 LED 标准便成为LED 产业迫切的需求。 就产品标准而言，目前市场上的LED 照明产品 性能良莠不齐，产品信息大都不够准确、完整，因此 LED 相关产品的规格标准的制定已成为关注焦点; 就测量标准而言，LED 的光电及热学特性不同于传 统光源，使得LED 的测量方法无法完全套用传统照 明光源的测量技术。

　　CIE 在1997 年提出了编号为127 的技术文件 《Measurements of LEDs》( 俗称CIE-127) 。在CIE-127 当中，CIE 提出了“平均LED 光强度( Average LED intensity) ”的概念及作为测量LED 光强度的一种参 考方法，也对LED 全光通量的测量方法提出了建议。 然而随着LED 技术的快速发展，CIE-127 所提出的测 量方法已不足以解决现阶段LED 测量的问题，尤其 对于高功率LED 而言。因此，CIE 陆续成立数个技 术委员会以解决LED 测量的相关问题，其中以修订 原有的CIE-127 为目标的技术委员会已完成修订工 作，并已于2007 年以第二版的形式公布了CIE-127: 2007。在修订版中，最大的改变是提出了“部分LED 光通量( Partial LED flux) ”的概念。但CIE-127: 2007 仍然无法解决许多目前高功率LED 所遇到的测量难 题。如用于LED 光强、光通量等重要光度参数测量 的探测器，一般是使用硅光电二极管，探测器的灵敏 度R( λ) 无法与光谱视见函数V( λ) 在所有光谱点准 确匹配，特别是现有探测器在蓝、红波段误差较大，因 此，用光电池探测器测量蓝光、红光LED 的光通量时 会产生很大误差。为了达到匹配，通常需在探测器前 加一组滤光片，由于滤光片材料的限制，要达到完全 一致是很困难的。而且，LED 的温升也将严重影响 LED 的光输出性能，从而影响光参数的测量。LED 封装的多样性也决定了其空间光分布的复杂性和测 量的难度。

　　目前国际组织发布和正在审编的LED 标准或技术文件如下:

　　( 1) 国际电工委员会( IEC) 标准

　　2006 年公布的IEC /TS 62504: 2006———LED 及 其模块的术语和定义，IEC 60838 - 2 - 2: 2006——— LED 及其模块的灯座标准，IEC 61347 - 2 - 13: 2006 LED———及其模块的驱动电路标准;

　　2008 年发布的IEC 62031: 2008———LED 模块的 安全标准，IEC /TRF 62384: 2008———LED 及其模块 的驱动电路性能要求，IEC 62560: 2008———电源电压 大于50V 的自镇流照明用LED 光源的安全标准。 国际电工委员会也正式提出许多新的规范名称， 如光源以后分为“可替换光源”和“不可替换光 源”等。

　　( 2) 国际照明委员会( CIE) 标准

　　2007 年公布的技术报告“CIE 127 - 2007 LED 的 测试”，“CIE177 - 2007 白色LED 的显色指数测试”。 还有CIE 所属的技术委员会( TC) 的标准化研究文件 “TC2 - 46 LED 光强测试”，“TC2 - 50 LED 列阵的光 学特性测试”，“TC2 - 58 LED 的辐射度和亮度的测 试”，“TC2 - 63 高功率LED 的光学测试”，“TC2 - 64 LED 的快速测试方法”，“R4 - 22 LED 作为讯号光源 应用的要求”，“TC6 - 47 照明光源的光生物学的安 全要求”，“TC6 - 55 LED 的光生物学的安全要求”。

　　( 3) 国外其他相关标准

　　美国能源部( DOE) 能源之星项目中对固体光源的灯具要求; 2009 年12 月公布的“一体化LED 灯的能源之星项目要求”，以及能源之星一体化LED 灯合 格标准。固态照明系统及技术联盟( ASSIST) “照明 用LED 寿命的定义和测试标准”。美国国家标准 “ANSI C78. 377 固体照明产品色度学的要求”( 于 2008 年1 月9 日批准实施) 。北美照明学会 ( IESNA) 发布的“IES LM - 79 - 08 固体光源产品的 光电特性的测试方法”，“IES LM - 80 - 08 固体光源 光维持率的测试方法”。美国“ANSI-NEMA-ANSLG C78. 377 - 2008 固体光源的色特性的标准和要求”。

　　我国根据国外的标准制定动态，现已有26 个 LED 相关标准在报批或开始实施，内容包括: 普通照 明用LED 模块测试方法，普通照明用LED 模块的安 全要求，半导体照明术语和定义，普通照明用电压 50V 以上自镇流LED 灯安全要求，装饰照明用LED 灯，以及LED 用荧光粉和蓝宝石衬底的要求等等。

　　4 我国LED 产业发展面临的挑战

　　LED 产业链主要包括外延片生长和芯片制造的 上游产业、LED 器件和LED 封装的中游产业以及 LED 应用的下游产业。美国、日本、欧盟在LED 研发 领域已申请了许多材料生长、管芯制作、封装等相关 核心技术专利，占据LED 光源所有专利的90% 以上; 我国台湾地区及韩国部分光电企业经过发展也拥有 了一定的自主知识产权，并占有相当的市场份额。

　　就我国具体情况而言，在LED 产业链中面临的 最大挑战是大部分企业和研发单位集中在封装和应 用的产业链下游，在占LED 光源65% 以上利润的芯 片制造上游产业的力量极其弱小，整个产业缺乏自主 知识产权和核心竞争力。根据最近的不完全统计，目 前我国从事LED 的企业已达到6000 多家。但令人 遗憾的是，应用产品和配套企业占了绝大多数，有 5000 多家; 其次是封装企业，约有600 家; 最少的是 从事外延生长、芯片制造的企业，研究单位和生产企 业总共只有40 多家。尽管我国的LED 外延和芯片 生产近年来也有很大发展和进步，但总体仍停留在中 低档水平。我国高光效、高可靠性的LED 应用产品 所用的高档外延芯片几乎全部依赖于进口，目前国内 品牌的高光效的功率型芯片质量还没被人们认可。

　　目前，存在一种误解，似乎只要购买MOCVD 设备就能生产出高光效的芯片，以致出现了2011 年我国向国外预订MOCVD 设备的高潮，订货数量远远超过国际上两家最主要的MOCVD 生产公司———美国Veeco公司和德国Aixtron 公司年生产能力的数倍。仿佛买纺织机就能织出好布，其实制造芯片的Know-how 技术才是我们该下功夫的关键。

　　5 总结

　　只有在全面了解LED 灯具研发壁垒的基础上，才能较好地认清我国LED 产业未来的发展方向。针对本文所论述的LED 光源的现状和发展趋势，我们感到，要想使LED 取代白炽灯等传统光源进入普通照明市场，有以下可行的思路:

　　( 1) 光电领域的科技人员应学习和了解传统光源的特点和要求，而传统光源的科技人员要学习LED 新知识，让半导体工业和照明工业真正融合在一起，只有双方人才合作和取长补短才能为LED 照明事业作出更大贡献;

　　( 2) 采用更先进的工艺手段、封装结构和封装材料以解决LED 散热问题;

　　( 3) 研制更高效和更可靠的驱动电路，并使所用的驱动电路装置要具有统一标准和可互换性，方便用户使用和维修，这样才能达到推广应用的目的;

　　( 4) 在通过各种技术提高LED 光效、寿命和可靠性的同时，一定要在减低成本上狠下功夫，只有在性价比上接近或优于传统光源，LED 才能为人们普遍接受和认可;

　　( 5) 完全超脱传统光源灯具的所有束缚，按照人类功效学的要求和LED 光源的特点，设计出新颖美观的LED 灯具以满足新时代照明的要求;

　　( 6) 尽快开发和完善LED 照明所需的二次非成像光学设计的计算机软件和相关的光学材料，使LED 照明产品的设计简便快捷，从而使LED 照明工程设计更容易实现;

　　( 7) 紧跟LED 产品和测量的国际标准动态，早日制定出适合我国国情并能与国际接轨的中国LED 光源相应标准，尤其是光生物学的安全要求和眼睛的保护应引起我们高度的关注和重视。

　　参考文献

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