中科院半导体所科技成果——基于LED灯光的光学无线控制系统

LED照明技术的最新研究成果近年来，随着科技的不断发展和人们生活水平的提高，LED照明技术已经成为了替代传统照明技术的主力军之一。

LED照明具有高效能、低功耗、长寿命、绿色环保等特点，受到了越来越广泛的关注和研究。

本文将从LED照明技术的原理、发展、应用以及未来展望等方面进行探讨，介绍LED照明技术的最新研究成果。

一、LED照明技术的原理和发展LED全称发光二极管，是一种半导体发光器件，利用半导体材料发光原理，将电能转化成光能的一种芯片，其制作原理和半导体制作类似。

LED芯片是由半导体材料组成的，当LED两端加上正负电压时，电子与空穴在PN结的内部复合时，会产生能量差，这部分能量会以光的形式散发出来，从而达到LED发光的目的。

早在1962年，第一颗红光LED问世，然而由于其颜色单一、亮度低、质量不稳定，一度未能得到广泛应用。

直到1994年，日本明星电气公司成功研制出了大功率蓝光LED，使得LED照明技术进入了一个全新的发展阶段。

此后，LED照明技术不断突破束缚，不断升级技术，推陈出新。

目前，LED照明技术已经广泛应用于家居、商业、道路、遗产、舞台以及机械设备等领域，为人们生产生活带来了极大的便利。

二、LED照明技术的应用场景1、LED室内照明LED照明技术在室内照明中的应用越来越广泛，其优越的性能和独特的设计使得LED灯具变得非常小巧、美观、时尚。

目前，LED照明已经不仅仅局限于一般家居照明，各种功能性、实用性灯具也越来越多。

例如，儿童房里的星空灯、医院等场所的照明灯、家庭厨房和门廊里的人体感应照明灯等等，这些只是表明LED照明灯具的应用已经越来越普及。

2、LED商业照明随着LED照明灯具性能的不断提升，其在商业照明领域中得到了广泛的应用。

无论是超市大堂、商场广场、珠宝店、橱窗展示等场所，LED照明都可以使得整体照明环境变得更为高效、更为节能、更为个性化。

3、LED道路照明LED照明在道路照明方面也优势很大，其亮度高、能效高、寿命长的优势，使得LED照明灯具在较高安全要求和环保要求的道路照明建设中得到了广泛的应用。

中科院半导体所科技成果——基于TDLAS技术的气体传感器项目成熟阶段生长期项目来源公益行业（气象）专项资金成果简介基于可调谐二极管激光器吸收光谱技术（TDLAS）的气体传感器，是结合光电子学，光谱学，以及微弱信号处理等高新技术的气体传感器系统。

该设备与传统的气体传感器装置（电化学法，气象色谱法，吸附法）相比具有更高的灵敏度，更精确的测量数据，更快的响应速度，以及在线实时测量等特点。

通过内建程序及显示屏，可以实时显示当前的待测气体浓度，以及各测量量随时间变化的曲线。

标准的RS232通信接口可以方便的向上位机传输实时测量数据。

通过光纤和电缆的延伸，可以进行远端在线测试。

通过可更换的气室选择，完成不同环境下的测试任务。

并且我们可以根据客户的要求进行定制气体（H2O、NO、CH4、HF）的测试。

技术特点基于可调谐二极管激光吸收光谱技术，通过向待测气体发射特定波长的激光，并对穿过气体的激光信号进行解调，分析气体的组分和浓度。

利用光吸收技术进行气体浓度测试，不会对气体组分造成影响，并且响应速度很快，可以进行实时监测及数据采集。

通过延长的光纤和电缆，可以将传感器深入到人身无法达到的地方及环境，进行远程测试。

专利情况多项专利技术申请中，其中已授权1项。

市场分析根据我们目前的调研情况，目前能够很容易检测的气体包括H2O、NH3、NO、HF、HBr、HI、CH4，其中H2O和HF的检测灵敏度可以高达100个ppb，是目前同类型传感器中灵敏度最高的检测手段。

上述气体都是化工生产、气象监测、特种气体测量（如SF6中的水汽测量、矿井的瓦斯监测等），因此该类传感器具有非常广阔的应用前景。

另外，目前国家在环境监控非常重视，其中一些危险气体的检测缺乏体积小、灵敏度高、响应时间快的传感器技术，因此该技术还能在国家安全和环境控制方面发挥重要的作用。

合作方式技术入股产业化所需条件企业提供厂房、基础建设、资金、可靠性试验设备、人员配合。

优势科技Air Lamp物联网智能照明系统简介西安优势物联网科技有限公司的Air Lamp物联网智能照明系统是基于优势科技自主“唐芯”芯片与物联网通讯协议，利用云计算、无线传感等技术研发的LED智能控制系统。

该系统主要通过Air Lamp照明云、照明协议、网关等将原来分散独立的照明电器设备通过总线技术集成为一个智能化系统，并通过客户端APP软件实现控制。

单一网络控制节点超过65000个，目前已实现单网控制6000盏灯。

可任意实现单点、多点、区域、群组逻辑控制、场景组合、亮度调节、色温调节、无线遥控等多种照明控制功能，不但可以展现丰富的灯光效果，而且还能节约能源。

用户可通过遥控器、手机、IPAD、移动终端等控制设备控制灯光开启关闭，也可根据场景需要智能控制不同的灯光组合，营造出特定的气氛，打造舒适的照明环境。

Air Lamp物联网智能照明系统设计简单，系统安装方便，操作维护容易，其软件的可编程性和硬件的灵活结构，大大节省建筑开发商的投资成本和维修运营费用，缩短安装工期，提高投资回报率。

Air Lamp物联网智能照明系统特点主要包括：1）智能云端管理：多品类Air Lamp智能灯具统一云端运维，全部采用无线技术，实时监测运行场景和设备状态。

2）无线自由组网：内含无线通讯模块，自发形成网络；按需扩展区域及控制范围；随意添加和移除节点。

3）开放数据接口：开放式的接口，可接入用户自己的系统。

4）双效节约能耗：LED自身节能特性与按需照明智能调控实现双效节能效果。

5）无需布线施工：采用无线控制方式，无需改变原有控制回路，减少施工或替换改造成本，节约人力物力。

6）照明环境舒适：按需快捷进行场景切换，达到不同照明效果，改善照明环境，实现空间照明艺术化。

Air Lamp物联网智能照明系统主要应用领域包括：住宅(如别墅、公寓等)：为家庭用户提供个性化、自动化、人性化的智慧照明控制平台，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性。

真相大揭秘：LED产业发展根本动力在市场2013-11-26 08:43:42 OFweek半导体照明网我要分享本地收藏｜评论｜投稿期又传出变卖资产甚至被并购的消息，引起业界和媒体的关注。

而有关部门负责人称，真明丽的产业转移仅是个案，对江门LED产业发展基本没有影响。

其实，不管传闻属实与否，真明丽30年灯饰王国辉煌不再，以及江门LED产业发展远不如预期，已是不争的事实。

这几年江门项资金扶持。

但直到去年全市LED产值仍不足200亿元，近3年平均增速不过26%左右，“十二五”千亿元产值的目标肯定无法实现。

面对这种情况，人们不禁要问，政府以超常规措施支持的LED产业，为何没有实现超常发展？这里涉及的问题很多：既有全球需求疲弱的制约，也有产能过剩的因素，还有技术尚不成熟、质量不稳定等的影响；但根本的问题可能是，江门LED产业还缺乏适应、引导甚至创造有效市场需求的核心竞争力。

从产业的自身发展看，当前我国生产的第二代LED产品，技术并不先进，不少企业使用的LED晶粒还主要靠进口，而有的国家已经在研究第三代LED。

从政府对产业的态度看，全国过百城市把LED列为优先发展的重点，在对产业了解不多、研究不深、预期过高的情况下，超常规发展措施实质上带有盲目“赌一把”的意味。

而大量的财政补贴必然导致LED市场的无序竞争。

如果补贴主要投向产业链上游，将引起投资猛增、产能过剩；假如把补贴放到照明产品的消费环节，虽然可以扩大市场需求，拉动产业发展，却无法帮助企业增强市场竞争力。

因此，政府对LED产业的扶持重点，必须放在帮助企业形成核心竞争力上。

一方面要组织新型半导体材料及其性能改进的基础研究，为企业开展技术创新、提高和稳定产品质量、降低成本创造前提条件。

但一般来说省级政府才有这样的能力。

另一方面要为企业创造良好的市场环境。

广东早已确定2014年底普及LED公共照明，但公共照明毕竟只是全部照明的一部分，而家庭照明才是产业发展的最大市场空间所在。

灯珠芯片品牌灯珠芯片是指将LED光源与芯片技术有机结合，实现电流和亮度的控制，以及光源的稳定性和可靠性的提高。

它是LED照明产业中重要的一部分，对于提高照明效果、节能减排、增加产品寿命等方面都有着重要的意义。

目前市面上有许多灯珠芯片品牌，下面介绍几个主要的品牌。

1.三安光电（Sanan Optoelectronics）三安光电是国内最大的LED芯片制造商之一，成立于2000年，总部位于福建厦门。

该公司拥有一整套完善的LED产业链，包括外延片、LED芯片、LED封装和LED照明产品等。

三安光电的LED芯片具有高亮度、高稳定性和低能耗等特点，产品广泛应用于照明、显示和汽车等领域。

2.飞利浦（Philips）飞利浦是国际知名的电子产品制造商，也是LED照明领域的重要品牌之一。

飞利浦的LED芯片采用了先进的照明技术，具有高亮度、高显色性和长寿命等特点。

该公司通过持续创新推出了多个领先的LED产品，如HUE智能照明系统和Ambilight背景照明技术等。

3.OSRAM奥斯兰姆（OSRAM）奥斯兰姆是一家全球领先的光电子公司，总部位于德国慕尼黑。

该公司在LED芯片领域具有丰富的经验和先进的技术，产品质量和性能一直处于领先地位。

奥斯兰姆的LED芯片广泛应用于智能手机、平板电脑、电视和汽车照明等领域，以其高亮度、高效能和长寿命等特点受到广泛认可。

4.CREE克里（CREE）CREE是一家总部位于美国的LED芯片制造商，成立于1987年。

该公司一直致力于提高LED照明的性能和效果，其LED 芯片具有高亮度、高亮效、高显色性和高耐久性等特点。

CREE的产品广泛应用于户外照明、商业照明和室内照明等领域，被誉为“全球最高效能的LED照明公司”。

5.日亚化学（Nichia）日亚化学是日本知名的化学制造商，也是LED芯片领域的领先企业之一。

该公司拥有多项核心技术和专利，其LED芯片具有高亮度、高颜色纯度和高可靠性等特点。

日亚化学的产品广泛应用于室内照明、外部照明和显示屏等领域，以其卓越的质量和性能享有盛誉。

中国成功研制世界上最亮的极紫外光源
中国科学院研制的“大连光源”15日发出了世界上最强的极紫外自由电子激光脉冲，单个皮秒激光脉冲产生140万亿个光子，成为世界上最亮且波长完全可调的极紫外自由电子激光光源。

在这样的极紫外光照耀下，区域内几乎全部原子和分子都“无处遁形”。

因此，“大连光源”可被用于观测与燃烧、大气以及干净能源相关的物理化学过程。

中科院副院长王恩哥说，这是中国科学院乃至中国又一项具有极高显示度的重大科技成果，装置中90%的仪器设备均由中国自主研发，标志着中国在这一领域占据了世界领先地位，将大大促进中国在能源、光学、物理、生物、材料、大气雾霾、光刻等多个重要领域讨论水平的提升。

自由电子激光是国际上最先进的新一代先进光源，也是当今世界先进国家竞相进展的重要方向，在科学讨论、先进技术、国防科技进展中有着重要的应用前景。

“大连光源”是中国第一台大型自由电子激光科学讨论用户装置，是当今世界上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光装置，也是世界上最亮的极紫外光源。

据介绍，“大连光源”的波长可在极紫外区域完全连续可调，具有完全的相干性；该激光可以工作在飞秒或皮秒脉冲模式，可以用SASE(自放大自发辐射)或HGHG(高增益谐波放大)模式运行。

“大连光源”项目得到了国家自然科学基金委国家重大仪器专项的资助，由中科院大连化学物理讨论所和上海应用物理讨论所联合研制。

项目于2023年10月正式在大连长兴岛开工建设，2023年9月底安装完成首次出光，制造了中国同类大型科学装置建设的新纪录。

御波逐光——中物院十所自由电子激光研究发展简史2017年8月29日，高平均功率太赫兹自由电子激光装置（CTFEL装置）首次饱和出光，2020年8月，装置饱和出光三周年。

我们撰写此文，回顾十所自由电子激光研究发展史，致敬科研前辈们，展望十所御波逐光的接续奋斗之路。

从梓潼乡间发出的夺目“闪光”在距离四川梓潼县城1小时车程的玛瑙镇大埝村，掩映在楼群内部的一间贯通至楼顶的巨大房间内，曾安装着当时亚洲最大的“闪光-I”强流脉冲电子束加速器。

在核物理学家、两弹元勋王淦昌的倡议下，“闪光-I”从1976年开始设计，到以后的加工、安装、调试，团队艰苦奋斗了多年，在有关部门和单位的协作与支持下，终于在1981年建成，1983年顺利通过了国家鉴定。

”后来该项目获得国家科技进步一等奖。

邓稼先（右二）王淦昌（右四）在闪光-I号测量现场指导张爱萍为闪光-I号题词闪光-I鉴定会全体代表合影在1983年3月15日，“闪光-I”6MV鉴定会后，各级领导专家和科研人员一起拍了合影照，其中第一排坐有朱光亚、邓稼先、王淦昌、陈能宽等一批“两弹元勋”。

FEL被列为“863计划”重点研究项目自由电子激光（FEL）是一种非常理想的相干光源，它的主要特点是功率高、光束质量好、频率（波长）可设计，在大范围内连续可调、工作机制不受介质击穿限制，可以做到极高的功率输出。

FEL在科研、工业生产、医学、生物工程和军事等各个领域有广阔的应用前景。

上世纪八十年代至九十年代，世界范围内只要有研究条件的大学和实验室都开展了FEL研究。

在绵阳两弹城，两弹元勋邓稼先先生故居的墙上，有两份他生前的手稿。

其中有一封写到“来文我看过，基本可以了，但是要和星球大战，激光，FEL等高技术联系起来”。

在生命的最后时刻，发展自由电子激光技术还是邓稼先放不下的牵挂。

这份手稿的落款日期，是1986年的3月28日，距离邓稼先因病去世只有不到四个月的时间。

1986年3月，面对世界高技术蓬勃发展、国际竞争日趋激烈的严峻挑战，国家开始863计划，FEL研究被列为“863计划”重点研究项目。

5 基于ZigBee技术的LED灯调光控制器设计与实现5。

1 概述LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。

LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。

半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体，在这边主要是电子。

但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。

当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED灯发光的原理。

而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的.LED灯最大的优点就是节能环保。

光的发光效率达到100流明/瓦以上，普通的白炽灯只能达到40流明/瓦，节能灯也就在70流明/瓦左右徘徊。

所以,同样的瓦数,LED灯效果会比白炽灯和节能灯亮很多.1瓦LED灯亮度相当于2瓦左右的节能灯, 5瓦LED灯1000小时耗电5度,LED灯寿命可以达到5万小时，LED 灯无辐射.随着社会经济的发展,对LED灯的需求越来越高。

所以在物联网智能家居、智慧照明系统中研究基于ZigBee的LED灯驱动控制显得非常重要.5.2 LED灯驱动电路研究设计采用电容降压电路是一种常见的小电流电源电路,由于其具有体积小﹑成本低﹑电流相对恒定等优点，也常应用于LED的驱动电路中。

图5-1为一个实际的采用电容降压的LED驱动电路：请注意，大部分应用电路中没有连接压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管，建议连接上，因压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管能在电压突变瞬间(如雷电﹑大用电设备起动等）有效地将突变电流泄放,从而保护二级关和其它晶体管，它们的响应时间一般在微毫秒级。

图5—1 LED驱动原理图电路工作原理：电容C1的作用为降压和限流：大家都知道，电容的特性是通交流﹑隔直流，当电容连接于交流电路中时,其容抗计算公式为：XC=1/2πfC式中，XC表示电容的容抗﹑f表示输入交流电源的频率﹑C表示降压电容的容量。

中科院半导体所科技成果——光纤光栅应变传感器项目成熟阶段成熟期项目来源企业委托
成果简介光纤光栅应变传感器利用光纤进行传感和传输，本质无源、体积小、重量轻、无电磁干扰问题。

一根光纤可串联多支传感器，配合高精度解调系统，可进行数百只传感器的大规模组网应用。

传感器可设计成不同封装形式，如表面粘接式、焊接式、埋入式、螺栓安装式等。

广泛应用于石油石化、电力、消防、土木工程、水利工程、现代交通等领域。

技术特点体积小、重量轻、无电磁干扰、传输距离长（可达数千米）、可大规模组网。

专利情况该技术已为成熟技术，不存在专利壁垒问题。

市场分析土木工程监测领域需求强烈，年市场容量在一亿人民币以上。

半导体所的光纤应变传感器已经成功用于杭州湾跨海大桥、西气东输工程的管道、太原卫星发射中心的健康监测中，取得了良好的效果。

合作方式技术服务、技术入股
产业化所需条件企业提供厂房、基础建设、600万启动资金和设备资金，5人左右的技术团队和10人左右的生产团队。

半导体量子点在白光LED器件上的应用研究发布时间：2022-11-27T03:39:07.803Z 来源：《科学与技术》2022年15期作者：高鹏1 高佳1 陈艳玲2[导读] 量子点是近年来发展较快的纳米荧光材料，特别是在医疗卫生、离子检测、催化反应等领域受到了研究人员的重点关注。

高鹏1 高佳1 陈艳玲21.天津三安光电有限公司天津市 3003842.泰山学院泰安市 271000摘要：量子点是近年来发展较快的纳米荧光材料，特别是在医疗卫生、离子检测、催化反应等领域受到了研究人员的重点关注。

因具有发射波长跨度大、峰型窄、粒子的粒径均匀、斯托克斯位移大和紫外吸收光谱宽等优点，在发光领域占据重要地位。

半导体白光 LED 作为 21 世纪的新型照明器件,具有节能、寿命长、体积小、色彩丰富、绿色环保等显著优势,可以广泛应用于显示、普通照明等领域。

LED 照明技术的开发及推广,具有重要的经济效益。

目前,在 LED 芯片上涂覆荧光粉的白光器件已得到广泛应用,微米级的荧光粉存在较大的荧光损失,且吸收光谱范围较窄,对 LED 芯片要求较高,配成的白光存在色温偏冷,显色指数较低等问题。

而纳米级的半导体量子点则可以克服以上缺点,相应的研究已经取得了很大进展。

关键词：量子点, 照明, 白光LED基于量子点白光LED器件的电光转换过程, 引入量子点的“类” 光谱光效率函数, 给出了该器件的计算公式, 结果表明量子点的荧光峰位和峰宽对白光器件的显色指数有显著影响。

一、基于半导体量子点白光LED作为一种固态照明光源, 具有光效高、体积小和节能环保等优点, 近年来, 其应用领域和市场占有率不断扩大，目前商用白光LED器件产生白光的方式通常是用蓝光LED芯片来激发黄色荧光粉YAG : Ce3+, 所制备的白光LED器件由于缺失红光光谱区, 显色指数一般在70左右,满足不了室内照明的要求(显色指数一般要求不低于80). 研究人员主要是通过混合多色荧光粉(如红粉和绿粉)来提高光谱的饱和度,从而提高器件的显色指数, 当前常用的红粉主要是氮化物体系, 绿粉为铝酸盐体系, 但是此种方法存在成本高、荧光粉之间不同基质的自吸收和均匀度低的问题。