LED半导体技术引发照明的革命

纵观人类照明史，照明技术的发展从最初的满足安全需求、生存需求到人类再发展需求，呈现螺旋上升的发展趋势。在当今社会，人类对节能、环保、美观、健康、智能等方面的需求逐步增强，亟需进一步开发新型照明技术。近现代照明领域技术创新大事目录。

半导体是现代各类电子科技产品的重要组成部分，被誉为人类历史上第四大发明(其他为印刷机、电力、盘尼西林)，主要应用在通信、高速计算机、智能化生活、医疗、航空等技术领域。人们通常将导电性和导热性差的材料称为绝缘体；将导电性、导热性好的材料称为导体；半导体是一种介于导体和绝缘体之间的材料。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，其中硅在商业应用上最具影响力，高纯度的硅经过加工就变成常见的电子芯片。

早在19世纪，半导体材料就已经被发现，但由于当时认知较少，在应用上未能推广。直到20世纪20年代，随着固体物理和量子力学的发展及能带论的完善，科学界对于半导体材料中的电子运输过程、完整性、纯度、结构性能、杂质和缺陷的研究深入，以及相关认知的加深，使半导体的制备技术不断提升。20世纪50年代，单晶硅技术在电子技术应用方面取得巨大成功，它改善了晶体管特性，提高了晶体管的运行稳定性，使半导体的制备技术进一步提升。同时，半导体超晶格概念的提出和分子束外延技术，发展出一系列晶态、非晶态薄层和超薄层微结构材料，推动半导体物理和半导体器件的设计与制造发生质变。20世纪80年代，伴随纳米科学的发展，人类可以在原子、分子、纳米尺度上进行操控，制造出具有全新功能的材料和器件，以C60、碳纳米管为代表的纳米材料及半导体量子点、量子线材料和半导体量子器件掀起了纳米科技的研究高潮，可以预料，基于量子力学原理的新一代半导体微结构材料、器件、电路和系统将引领人类进入到“奇妙”的量子时代。近年，随着信息载体从电子向光电子、光子转换，半导体技术不断革新，开始向集材料、器件、电路为一体的功能系统集成芯片材料方向发展。

在半导体技术发展的同时，其在照明领域的应用也取得了重大进展。20世纪60年代后，科学家先后创造出砷化镓发光二极管(红光)、磷化镓二极管(绿光)，碳化硅二极管(黄光)，氮化镓二极管(蓝光)，正式开启了半导体照明时代。在早期，LED的发光效率并不高，仅有1lm/W；20世纪80年代GaAlAs超高亮度红光发光管研制成功，光效提升至10lm/W；20世纪90年代初中期，GaN基蓝、紫光料质量提高和P型掺杂技术的突破，为全固态全色显示和白光照明技术的迅速发展打下了科学与技术基础；2000年前后达到实验室内60lm/W，已经超过白炽灯和靠近荧光灯；在2014年前后，美国实现实验室光效303lm/W，远超其他类型灯具，显现出强大的竞争力。半导体技术在照明领域的应用推动了照明光源的变革，创造了第四代LED电光源照明时代，实现了光效的显著提升，为向智能照明、生态照明、绿色照明奠定了坚实基础。

半导体白光照明是利用红、绿和蓝三基色的半导体发光二极管芯片的组合，是在超高亮度氮化镓(GaN)基蓝光、紫光和紫外发光管管芯上涂敷相应组分的荧光物质所形成的白光光源。其与传统照明光源相比，耗电量小，仅为同亮度白炽灯泡的10%～20%；低电压、低电流启动，响应速度快，体积小，工作安全可靠，寿命可长达10万小时；它是冷光源，无红外辐射，环保无污染(电磁干扰低、无汞污染、不易破裂且破裂后无碎渣等)。半导体照明光源能效高且有利于环保，被认为是普通照明领域的一种“绿色照明光源”，成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次革命。