1. 研究目的与意义
LED被公认为21世纪绿色照明，具有高节能寿命长多变幻利环保高新尖等特点，LED通用照明成为最具市场潜力的行业热点。如果目前1/3的白炽灯被LED灯所取代，每年就可为国家节省用电1000亿度，相当于三峡工程一年的发电量。从LED出现以来，人们一直在努力实现固体光源。随着LED制造工艺的不断进步和新型材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发及应用，发白色光的LED固体光源性能不断完善并进入实用阶段。白光LED的出现，使高亮度白光LED的应用领域跨足至高效率照明光源市场成为可能，如果能在固体照明领域节省一半的能源，则会对人类的节约能源作出巨大的贡献。因此，LED节能照明的技术的研究具有很大的现实意义。本文就对节能的LED在照明方面的技术上与应用上作以研究和分析。
基于LED照明具有重要的经济价值和巨大的市场前景，结合照明行业发展趋势和校园照明现状，合理选择LED照明对节能有着十分重要的意义。
2. 国内外研究现状分析
1、全球led产业现状与发展趋势
目前，全球有近200家公司和300多所大学以及研究机构从事氮化镓基led的材料生长、器件制作工艺和相关装备制造的研究和开发工作，居于领先水平的公司主要有日本的nichia、toyotagosei、索尼、三洋、美国的creelumileds，欧洲的osram、菲利普、中国台湾的芯片厂家主要有国联、晶元、光磊、广镓、灿元、连威等，封装方面主要有亿光电子、鼎元光电、佰鸿工业等。这些跨国大公司多有原创性的专利，引领技术潮流，占有绝大多数的市场份额，其中日本的日亚公司是全世界研究和生产led的"顶尖"单位，十余年来其氮化镓基led的研究和开发水平一直领先其它单位2-3年。日亚公司在生产白色led的荧光粉材料方面拥有多项专利，在ingan白色led芯片供应上一直占统治地位，但专利技术一直控制在内部使用。lumileds公司也已开发出最大发光功率达120lm的白光led，美国加州大学固态发光及显示中心计划在2007年前开发出效率为200lm/w的白光led。面对半导体照明将要形成的巨大市场，世界上各半导体公司和照明公司纷纷投入巨资进军半导体照明市场，美国自2000年起投资5亿美元实施"国家半导体照明计划"。美国能源部预测，到2010年前后，美国将有55%的白炽灯和荧光灯被半导体照明所替代，目前，世界上掌握半导体照明技术的半导体公司，都已经纷纷和老牌灯泡制造商结盟，如美国hp联合了日本nichia和德国西门子，美国cree、西门子和德国欧斯郎联合，美国emcore和ge联合，日本的东芝和本田联合等，其中欧斯郎和ge公司都是世界著名的灯泡制造巨商，通用电气、飞利浦、欧斯郎等世界三大照明巨头，全都启动大规模商用开发计划，与半导体公司合作或并购，成立半导体照明企业，他们还指出，要在2010年前使半导体灯的发光效率再提高8倍，价格降低到现在的1%。见表。我国台湾是世界led生产的最重要基地，其产量超过全球led产量的1/3，早在20世纪90年代初已经名列世界第三位。目前我国台湾led产品市场占有率已达28%，超过了美国，位居世界led市场第二位，产品80%以上外销，主要销往韩国、日本、美国和欧洲等地，目前台湾地区led业主要是向全彩化、高亮度和大型化的方向发展，仅用于led生产的mocvd装备就多达200多台。
2、我国led制造装备产业现状在国家产业扶持、台商加入及国际巨头三方推进下，led产业在我国已具相当规模，到2004年底全国已有led各类企业约3500余家，从业人员50余万人，led器件产量400亿只/年以上，已初步形成从外延片生产、芯片制备到器件封装集成应用比较完整的产业链，生产企业重点分布在长三角、珠三角、江西、福建及环渤海湾等地区。据统计，2004年中国大陆的led需求量约240亿只，应用市场达300亿元，2005年总需求量为300亿只，应用市场达到360亿元。led生产主要有3个环节，就是发光半导体外延片的生长、芯片制作和封装，目前国内3个环节都有，尤其是外延片的生长环节，我国与世界一流水平还有较大的差距。从产业价值链的情况看，高质量的外延片已经成为中国led产业发展的主要制约环节，中国的led产业面临一个巨大的问题就是技术水平太低，中国led产业刚刚处于起步阶段，不但与日本、美国、欧洲有巨大的差距，即便是与中国台湾相比，也相去甚远，国内led的产业规模在100亿左右，仅是日本日亚化学一家的一半多一点。目前国内有十几家作led外延芯片和芯片封装的公司，产业规模较小，最大的也不过2、3亿的产值。国内的外延片生长技术主要源于美国、基本上是进口美国的有机金属化学气相沉淀（mocvd）装备，这些装备在美国就不是一流的装备，在整个led产业外延片的生长、芯片、芯片封装3个环节中，外延片生长投资要占到70%，外延片成本要占到封装成成品的70%，同时外延片生长技术的人才全世界都缺乏，简单的说，外延片的水平决定了整个led产业水平，国内近几年也陆续引进了50多台mocvd装备，均处理大生产工艺摸索阶段，一旦工艺成熟，则会上10倍地增大装备数量形成规模生产，市场需求巨大。国家"863"计划和信息产业发展基金及时支持了国产外延设备如液相外延炉和mocvd设备的研发（中科院半导体所、中电科技集团公司第四十八所），通过整机消化吸收，关键技术再创新等措施，填补了国内空白，使长期制约我国led产业发展的装备瓶颈得以突破。随着国家照明工程的起步，国内led芯片设备的巨大需求再次引起了国外半导体设备生产商的积极响应，他们日益重视中国这个巨大的市场，但是，这里面也存在着一个隐忧，国外芯片设备高昂的价格，相对制约了国内企业的规模化、产业化发展，也消耗了国家大量宝贵的外汇。同样也挤占了国内设备生产商的发展空间。由于led外延片及芯片制造所需的装备要比集成电路芯片制造装备相对简单一些，我国除一些关键装备（如mocvd、等离子刻蚀机、光电特性测试分选机）尚存一定差距外，其余大部分装备都能自主生产，装备的技术可靠性已经接近国外同类装备的水平，中电科技集团公司第四十五研究所、第四十八研究所、第二研究所3个研究所在各自的专业领域已具备了生产、开发led全线装备的能力，如中电科技集团第四十五研究所生产的切片机、光刻机、清洗甩干机、探针测试台等，中电科技集团第四十八研究所生产的离子注入机等，它们均已在集成电路和电子元器件生产线上发挥作用。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
对教学大楼的实际照明情况做出方案研究，设计一种新型教室智能led照明系统，针对学校教室照明的舒适性、节能性以及智能化管理的需求,可实现低碳环保、节省能源，为学校师生提供了一个舒适、明亮和高效的教学环境。
研究计划：
4. 研究创新点
LED作为新兴的一种照明工具，已经在日本、美国得到了十分充分的使用，然而在中国却没有广泛使用这种节能照明，这与我国资源紧缺的情况是相悖的。设计一套在教学楼能够实现的LED照明系统既有助于学校节省开支，更有助于整个国家的绿色发展。这个课题是富有深刻意义以及影响的。
毕业设计会从两方面入手进行，一是将LED照明系统与传统照明系统在高校运用中所产生的不同的开支来体现LED的必要性；二是设计LED照明电路，实现其在高校的最低成本的运转。
