半導(dǎo)體照明被看作是第三代照明裝置，可用于大屏幕彩顯，特種照明，交通信號(hào)，多媒體顯示LCD背光源，光通訊等領(lǐng)域。由于是冷光源，半導(dǎo)體照明不僅自身對環(huán)境沒有任何污染，而且與傳統(tǒng)的白熾燈、熒光燈相比，節(jié)電效率可以達(dá)到90%以上。

　　半導(dǎo)體技術(shù)在業(yè)內(nèi)又被稱為LED 照明技術(shù)，主要包括了LED芯技術(shù)、LED 封裝技術(shù)和LED 應(yīng)用技術(shù)最近幾年來，LED芯片技術(shù)在各國家的扶持下飛速發(fā)展，LED 芯片的尺寸越來越大，功率越來越大，單顆LED芯片的功率可以做大3W的LED佳裝技術(shù)的發(fā)展使得封裝產(chǎn)品的尺寸、形狀、功能不斷得到發(fā)展完善。為LED 應(yīng)用技術(shù)的設(shè)計(jì)和制造提供了廣闊空間，同時(shí)凸顯了LED 照明技術(shù)多樣性、靈活性、復(fù)雜性和廣泛性。

　　美國、日本、韓國等國家和地區(qū)，近年來相繼推出半導(dǎo)體照明計(jì)劃，投入巨資進(jìn)行研發(fā)。世界三大照明廠商——通用電氣、飛利浦、奧斯拉姆都已相繼與半導(dǎo)體公司合作，成立半導(dǎo)體照明公司。在美國能源部、美國光電產(chǎn)業(yè)發(fā)展協(xié)會(huì)等幾家單位的發(fā)起下，美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室從2001年3月開始起草美國半導(dǎo)體照明技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖（2002—2020），旨在為下一代照明規(guī)劃提供技術(shù)論證。

　　與此同時(shí)，日本也大力發(fā)展半導(dǎo)體照明技術(shù)，其中典型的是“日本21世紀(jì)照明計(jì)劃”，該計(jì)劃是由日本金屬研發(fā)中心（The Japan Research andDevelopment Center ofMetals）和新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）發(fā)起和組織的為期5年的1個(gè)國家計(jì)劃。這項(xiàng)計(jì)劃的參與機(jī)構(gòu)包括4所大學(xué)、13家公司和1個(gè)協(xié)會(huì)，目標(biāo)旨在通過使用長壽命、更薄更輕的GaN高效藍(lán)光和紫外LED技術(shù)，使得照明的能量效率提高為傳統(tǒng)熒光燈的兩倍（即降低傳統(tǒng)照明的能量消耗），減少CO2的產(chǎn)生。整個(gè)計(jì)劃的財(cái)砬予幣笪為60億日元。

　　半導(dǎo)體照明的基本原理

　　當(dāng)今最為熱門的是InGaN、AlGaN、GaN 等Ⅲ族氮化物發(fā)光二極管的應(yīng)用研究，該類管發(fā)射出的藍(lán)綠光、藍(lán)光、紫外光既可與紅光、綠光發(fā)光二極管合成為白光，也可直接用來激發(fā)熒光粉發(fā)射出白光。因此，氮化物發(fā)光二極管是白光光源的首選。它們將會(huì)取代白熾燈、熒光燈等光源而成為未來白光照明的主流。因而氮化物發(fā)光二極管已成為半導(dǎo)體光電子器件中的一代新產(chǎn)品，必將在未來的節(jié)能照明中發(fā)揮不可替代的重要作用。

　　與此同時(shí)，LED 器件的發(fā)光效率以每10 年約增長10 倍的速度不斷提高。尤其是20 世紀(jì)90 年代初出現(xiàn)的GaN藍(lán)綠光LED，發(fā)展尤為迅速，10 年間發(fā)光效率增長了100 倍。也正是由于GaN 基藍(lán)綠光LED 器件的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了LED 器件在短波長方面的缺憾，不僅實(shí)現(xiàn)了LED 全彩顯示，而且也使LED 白光照明成為可能。隨著材料生長及制作技術(shù)的迅猛發(fā)展，LED 器件也從早期的指示型（典型注入電流20 mA）發(fā)展到功率型（目前典型注入電流350 mA），應(yīng)用領(lǐng)域也從狀態(tài)表征擴(kuò)展到夜景裝飾、交通信號(hào)指示、汽車照明、大屏幕全彩顯示等。

　　而以GaN 基功率型藍(lán)光LED 為核心的半導(dǎo)體照明光源，被認(rèn)為是繼白熾燈和熒光燈之后的第三代照明光源，成為國內(nèi)外光電子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)光源相比，全固態(tài)工作的半導(dǎo)體照明光源原理上具有發(fā)光效率高、壽命長、體積小、響應(yīng)速度快、耐振抗沖擊、綠色環(huán)保、使用安全等潛在優(yōu)勢，有廣泛的應(yīng)用前景。

　　半導(dǎo)體發(fā)光二極管是半導(dǎo)體照明的核心，其發(fā)光原理如圖1 所示，在p-n 結(jié)正向偏置條件下，通過注入到器件有源區(qū)的電子空穴對自發(fā)輻射復(fù)合，將電能轉(zhuǎn)化為光能。從20 世紀(jì)50 年代發(fā)展至今，LED 的發(fā)光波長從紅外擴(kuò)展到了可見光、紫外波段。LED 器件的發(fā)光波長由材料的帶隙能量決定，氮化鎵基LED 材料屬于直接帶隙半導(dǎo)體材料，包括氮化鋁（AIN）、氮化銦（InN）、氮化鎵（GaN）及其合金，帶隙能量涵蓋了可見光、紫外和深紫外波段。

　　圖1 LED 工作原理示意圖

　　實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體照明有3 種途徑：

　　1）基于三基色原理，利用紅、綠、藍(lán)三基色LED 合成白光，如圖2（a）所示；

　　2）利用紫外LED 激發(fā)三基色熒光粉，由熒光粉發(fā)出的光合成白光，如圖2（b）所示；

　　3）采用藍(lán)光LED 激發(fā)黃光熒光粉，實(shí)現(xiàn)二元混色白光，如圖2（c）所示。

　　圖2 實(shí)現(xiàn)白光固態(tài)照明的3 種方式

　　（a）三基色LED 合成白光；

　?。╞）紫外LED 激發(fā)三基色熒光粉實(shí)現(xiàn)白光；

　?。╟）藍(lán)光LED 激發(fā)黃光熒光粉實(shí)現(xiàn)二元混合白光

　　利用三基色LED 混合白光，不僅可實(shí)現(xiàn)理想的白光光譜，而且光源顏色可調(diào)，但對三基色LED 的性能要求嚴(yán)格，其驅(qū)動(dòng)電路等外圍系統(tǒng)也相應(yīng)復(fù)雜，因此，其性價(jià)比偏高，但適用于對顏色要求較高的場合。利用紫外LED 激發(fā)三基色熒光粉實(shí)現(xiàn)白光的技術(shù)，目前尚缺乏大功率紫外LED 以及高效率、高可靠性的紫外熒光粉，因此尚不具備實(shí)用性。而利用藍(lán)光LED 激發(fā)熒光粉的方案，具有成熟的熒光粉和高效、高可靠性的藍(lán)光光源，盡管顯色指數(shù)上略顯不足，但該方案具有最高的流明效率，是目前普遍采用的技術(shù)。以下討論中如不作特殊說明，半導(dǎo)體照明指的都是以藍(lán)光LED 激發(fā)黃光熒光粉的技術(shù)途徑。