GaN基化合物半導(dǎo)體材料技術(shù)和器件制造工藝的迅速發(fā)展已經(jīng)引起了全世界的密切關(guān)注，成了近期半導(dǎo)體光源技術(shù)的發(fā)展熱點(diǎn)，是許多國(guó)家政府能源戰(zhàn)略關(guān)注的熱門技術(shù)。

　　近幾年間半導(dǎo)體光源已經(jīng)成為紅外波段的主要光源。然而,在可見(jiàn)光和紫外光光源領(lǐng)域，傳統(tǒng)的白熾燈和氣體放電燈仍占主導(dǎo)地位。最近幾年，由于GaN基化合物半導(dǎo)體材料技術(shù)和器件工藝等取得了突破性的進(jìn)展，把半導(dǎo)體光源的工作波長(zhǎng)從過(guò)去的紅外和近紅外波段拓寬到了可見(jiàn)光和紫外光波段。GaN光源器件的發(fā)光效率已經(jīng)提高，工作波長(zhǎng)已經(jīng)完全填滿了可見(jiàn)光波段，并擴(kuò)展到了紫外波段，成本正在大幅度地下降，展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。

　　半導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì)

LED光源
　　與傳統(tǒng)的真空白熾燈泡等相比，半導(dǎo)體led光源具有無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。

　　1．壽命長(zhǎng)、成本更低。半導(dǎo)體led的工作壽命極長(zhǎng)，是傳統(tǒng)照明器具的10倍以上，有效降低了成本；

　　2．功耗低、發(fā)光效率高、節(jié)省能源，是未來(lái)能源戰(zhàn)略的合適候選者。如使用一個(gè)135W的白熾燈作12英寸的紅色交通信號(hào)燈，其產(chǎn)生的發(fā)光強(qiáng)度達(dá)2000流明以上，卻僅有大約200流明的光能穿過(guò)紅色濾光片，僅利用了其發(fā)光強(qiáng)度的十分之一，而用12個(gè)12W的紅光大功率半導(dǎo)體led也可達(dá)到2000流明，但因不需使用濾光片而可以全部利用；而且用同樣的方法也可產(chǎn)生相同強(qiáng)度的琥珀色和綠色光。

　　3．半導(dǎo)體led光源的體積小、重量輕、適應(yīng)性強(qiáng)，為設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了極大的靈活性；

　　4．由于白光大功率led光源是固體燈泡，無(wú)需封裝在真空玻璃內(nèi)，因而耐沖擊和碰撞；

　　5．LED光源還是一種無(wú)污染的無(wú)汞光源，符合歐洲RoHS指令。

　　技術(shù)進(jìn)展

　　GaN化合物半導(dǎo)體（如InGaN)、SiC材料技術(shù)和器件工藝等方面的突破，導(dǎo)致了可見(jiàn)光和紫外光波段的半導(dǎo)體光源技術(shù)的飛速發(fā)展，使這種光源的應(yīng)用發(fā)生了革命性的變化。薄膜技術(shù)的進(jìn)步提高了發(fā)光效率和發(fā)光強(qiáng)度。圖1顯示了用InGaN材料制作的半導(dǎo)體LED的發(fā)射光波長(zhǎng)和色彩。

　　　　　圖1. 用InGaN材料制作的LED的發(fā)射光波長(zhǎng)和色彩。

半導(dǎo)體LED技術(shù)已經(jīng)從小芯片、低發(fā)光強(qiáng)度的指示器發(fā)展到了高功率、低功耗的光源。大型芯片的白光LED是一種革命性的發(fā)光技術(shù)，這種技術(shù)在發(fā)光效率和其它關(guān)鍵參數(shù)方面都已超過(guò)了許多普通的光源技術(shù)。圖2顯示出了半導(dǎo)體LED光源發(fā)光效率持續(xù)改進(jìn)的時(shí)間表，圖3是InGaN高效率發(fā)光不斷取得的進(jìn)展。這種薄膜LED采用了獨(dú)具一格的剝離工藝技術(shù)產(chǎn)生高效率、可控和頂部出光的結(jié)構(gòu)。

　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2. 半導(dǎo)體LED光源性能持續(xù)改進(jìn)的時(shí)間表。
　　
　　新的半導(dǎo)體光源

　　由于半導(dǎo)體LED光源技術(shù)的快速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了一系列新的LED光源產(chǎn)品。過(guò)去的幾年中已經(jīng)先后出現(xiàn)了硅和塑料透鏡一起封裝的大功率七色光LED和白光LED光源產(chǎn)品，壽命長(zhǎng)、發(fā)光效率高和功率大的半導(dǎo)體LED光源的前景非常光明，而且市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了這種大功率白光LED光源產(chǎn)品。

　　彩色半導(dǎo)體LED光源

　　單色可見(jiàn)光LED光源的壽命和單位使用成本（元/流明/小時(shí))能與傳統(tǒng)的白熾燈競(jìng)爭(zhēng)。因此，它們正在交通信號(hào)燈、汽車尾燈、車內(nèi)燈和液晶顯示器背光領(lǐng)域逐漸取代白熾燈紅、綠、藍(lán)混合的白光LED光源，紅、綠、藍(lán)三色LED光源混合起來(lái)也能產(chǎn)生寬頻帶的白色光。白光LED光源的發(fā)光效率是通用白熾燈泡的2倍，單位使用成本只有后者的1/2。
　　

圖3. InGaN高效率發(fā)光不斷取得的進(jìn)展，發(fā)光效率持續(xù)提高。

　　目前存在的一個(gè)突出難題是，如何填補(bǔ)黃綠光波段，因?yàn)樵谠摬ǘ蔚陌l(fā)光效率極低。許多實(shí)驗(yàn)室都極為重視研發(fā)一種含In量高的GaInN合金材料，這種材料最有希望填補(bǔ)該波段。

　　紫外發(fā)光LED光源

　　這種LED光源還遠(yuǎn)不如可見(jiàn)光LED光源成熟，但是正在快速發(fā)展。已經(jīng)開始應(yīng)用到的一些領(lǐng)域，如生物介質(zhì)檢測(cè)、錢幣特征識(shí)別、微生物細(xì)菌污染水的凈化、牙科和材料醫(yī)學(xué)（如環(huán)氧樹脂、粘合劑和墨水）、藥品、化妝品的的處理等。
這種技術(shù)目前所面臨的突出難題是如何了解和控制好含Al量高的AlGaN合金材料。

　　廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)

　　白光半導(dǎo)體LED光源是該領(lǐng)域的主流技術(shù)，其色彩方面的廣泛應(yīng)用和其自身固有的技術(shù)