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半導(dǎo)體發(fā)展路徑范文1
關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體照明；產(chǎn)業(yè)集群；協(xié)同創(chuàng)新；技術(shù)路線圖
世紀之交，美國、日本、歐盟、韓國、臺灣等國家和地區(qū)相繼推出了半導(dǎo)體照明國家或地區(qū)發(fā)展計劃，大力培育和發(fā)展本國或本地區(qū)的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)。在微觀層面，以美國GE、荷蘭PHILP、德國OSRAM三大世界照明生產(chǎn)巨頭為代表的跨國公司，紛紛與上游半導(dǎo)體公司合作組建半導(dǎo)體照明公司，積極創(chuàng)造競爭優(yōu)勢，并正在中國搶占專利制高點，對我國的半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展形成了合圍之勢。因此，長三角作為中國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化的重要基地，有責(zé)任形成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，通過產(chǎn)業(yè)集群協(xié)同創(chuàng)新，共同應(yīng)對跨國公司的競爭。
長江三角洲地區(qū)的LED產(chǎn)業(yè)集中在上海，江蘇的南京、揚州和無錫，以及浙江的杭州等地區(qū)，開始呈現(xiàn)向園區(qū)聚集的發(fā)展趨勢，且整個半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)鏈的投資都比較活躍。2007年，長三角的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)規(guī)模約占國內(nèi)總體規(guī)模的40％左右。截至2007年，在中國半導(dǎo)體照明聯(lián)盟的73家會員中，長三角地區(qū)的半導(dǎo)體照明企業(yè)和機構(gòu)有26家，占總數(shù)的三分之一。同時，長三角擁有中國六大半導(dǎo)體照明基地中的上海基地和揚州基地。其中，上海已經(jīng)在半導(dǎo)體芯片制造和封裝應(yīng)用等方面呈現(xiàn)出良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢，并形成了比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈和企業(yè)群；江蘇在LED封裝及應(yīng)用方面已經(jīng)初具規(guī)模；寧波具有良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和經(jīng)濟區(qū)位優(yōu)勢，是國內(nèi)主要的特種照明燈具生產(chǎn)基地，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
1 長三角區(qū)域半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)集群協(xié)同創(chuàng)新的現(xiàn)狀及問題
1.1 協(xié)同創(chuàng)新現(xiàn)狀
1.1.1 組建戰(zhàn)略聯(lián)盟，實現(xiàn)共同發(fā)展江蘇奧雷光電(鎮(zhèn)江)已形成了從大功率高亮度LED外延片和芯片制造―器件封裝一應(yīng)用三個領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)布局，無論從技術(shù)實力還是產(chǎn)業(yè)布局上都已處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。2005年江蘇奧雷光電與上海宇體光電合作，在大功率高亮度LED外延和芯片進行研發(fā)和生產(chǎn)，并已簽訂協(xié)議，擬組建宇奧光電集團公司，共同發(fā)展LED芯片產(chǎn)業(yè)。
1.1.2 依托跨區(qū)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟，建立企業(yè)技術(shù)中心江蘇日月(鹽城建湖)照明公司、伯樂達集團(鹽城)、鹽城豪邁照明科技公司，分別與清華大學(xué)、北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)建立長期合作關(guān)系，形成一定規(guī)模的封裝應(yīng)用生產(chǎn)線。此外，揚州市開發(fā)區(qū)先后引進清華大學(xué)、南京大學(xué)、中科院、中國電子科技集團公司等國內(nèi)一流高等院校、科研單位落戶，合作建立了揚州一南京大學(xué)光電研究院、中科院半導(dǎo)體研究中心、江蘇省半導(dǎo)體照明工程技術(shù)研究中心、江蘇省半導(dǎo)體照明檢驗中心、揚州一南京大學(xué)半導(dǎo)體照明研究院、揚州半導(dǎo)體照明和太陽能光伏應(yīng)用研究與檢驗中心等研發(fā)機構(gòu)10多家。
1.2 存在的主要問題
近幾年，雖然長三角的LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，但由于均缺乏高新技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)體系作支撐，目前仍在低附加值領(lǐng)域徘徊，LED照明產(chǎn)業(yè)存在的問題主要表現(xiàn)在五個方面：
第一，在產(chǎn)品的應(yīng)用開發(fā)上，低水平重復(fù)，缺少具有產(chǎn)業(yè)支撐度的龍頭企業(yè)和企業(yè)集團。企業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，不能引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸和產(chǎn)業(yè)集聚。產(chǎn)業(yè)整合不夠，絕大部分企業(yè)還是混戰(zhàn)于低端市場，缺乏規(guī)范和約束，過度競爭導(dǎo)致在一定程度上影響到行業(yè)整體聲譽，另外對封裝前沿技術(shù)的研發(fā)廣度和深度不足也需要引起足夠重視。
第二，標準評價體系尚未建立，檢測方法與手段缺乏，市場不能有效規(guī)范，市場競爭無序，產(chǎn)業(yè)管理部門需要加強合作。后應(yīng)用領(lǐng)域本土市場規(guī)模巨大，但無標準、無規(guī)范的現(xiàn)象更加嚴重，產(chǎn)業(yè)高度分散，器件應(yīng)用隨心所欲，因設(shè)計、生產(chǎn)、安裝不規(guī)范導(dǎo)致應(yīng)用產(chǎn)品早期失效的現(xiàn)象比比皆是，給半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展已經(jīng)帶來一定損害。
第三，基礎(chǔ)性研究與產(chǎn)業(yè)化人才缺乏，結(jié)構(gòu)不合理，核心裝備與配套材料國產(chǎn)化的問題急需解決。
第四，行業(yè)發(fā)展缺少必要的政策支持，政府對半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的扶持力度有待加強。
第五，缺乏長三角半導(dǎo)體照明聯(lián)盟和合作平臺，交流信息不充分，也是阻礙長三角產(chǎn)業(yè)聚集的重要原因。
1.3 產(chǎn)生問題的主要原因
1.3.1 缺乏產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新，影響自主創(chuàng)新能力的提升長三角地區(qū)在半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域還沒有很好的形成產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新局面，表現(xiàn)在研究室、實驗中心和各企業(yè)間各自為戰(zhàn)，沒有形成實質(zhì)意義上的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。造成長三角地區(qū)半導(dǎo)體照明領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新缺乏的原因有：一是合作的積極性不高，高校、研究所更加關(guān)注這一領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究，例如照明材料的研究，而它又很難在短時間內(nèi)獲得突破，企業(yè)則是關(guān)注應(yīng)用研究：二是高校、研究所管理機制與產(chǎn)學(xué)研合作要求不一致，高校教師的職稱評定與論文掛鉤，而企業(yè)更強調(diào)技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)；三是知識產(chǎn)權(quán)以及合作創(chuàng)新的成果歸屬問題目前國家還沒有明確的規(guī)定，致使在合作過程中時有發(fā)生知識產(chǎn)權(quán)的糾紛問題。
1.3.2 企業(yè)規(guī)模偏小，標準建設(shè)滯后，產(chǎn)業(yè)集中度不高，阻礙了產(chǎn)業(yè)的集群發(fā)展長三角地區(qū)從事半導(dǎo)體照明的企業(yè)規(guī)模相對偏小，都是新成立的企業(yè)，資金薄弱，企業(yè)管理也相對薄弱，競爭不規(guī)范，今后很難在國際上規(guī)模競爭，至今還沒有看到長三角地區(qū)有一家半導(dǎo)體照明企業(yè)上市融資。并且，中小企業(yè)融資難，也是制約長三角地區(qū)半導(dǎo)體照明企業(yè)規(guī)模不大的重要原因。此外，缺乏有影響力和有實力的企業(yè)制定技術(shù)標準，造成半導(dǎo)體照明行業(yè)沒有統(tǒng)一的標準。短期看。沒有統(tǒng)一的標準，將使半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的競爭陷于無序狀態(tài)。長期看，缺乏標準，必將使長三角地區(qū)的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)在國際競爭中處于不利地位。
1.3.3 各地行政壁壘的存在，阻礙了產(chǎn)業(yè)鏈的有效整合上下游產(chǎn)業(yè)有機結(jié)合，專業(yè)化協(xié)作和分工是產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展和成熟的標志，因為半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的上下游產(chǎn)業(yè)的技術(shù)關(guān)聯(lián)度相對較高，范圍經(jīng)濟的屬性較強。但由于行政壁壘的客觀存在，長三角地區(qū)各個城市在制定半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃時，很少站在長三角的角度來考慮，在發(fā)展選擇上幾乎雷同。這樣使企業(yè)集中在比較專業(yè)的領(lǐng)域，很少有企業(yè)能夠在產(chǎn)業(yè)鏈條上進行垂直整合，沒有一家企業(yè)形成了包括“襯底―延―芯片―封裝―應(yīng)用產(chǎn)品”的完整LED產(chǎn)業(yè)鏈，而長三角地區(qū)至今沒有極具規(guī)模的封裝廠。而以國外的發(fā)展經(jīng)驗來看，基本上都是走產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合的發(fā)展道路，如美國的GELCORE的公司。
2 長三角區(qū)域半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)集群協(xié)同創(chuàng)
新的對策建議
2.1 發(fā)展戰(zhàn)略
2.1.1 做強做大的集群發(fā)展戰(zhàn)略 培育長三角的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)，培養(yǎng)一批品牌企業(yè)。龍頭企業(yè)是產(chǎn)業(yè)集群的支撐，產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展，必須要有龍頭企業(yè)的牽動和帶動。在培育龍頭企業(yè)上，長三角各地政府要對獲得全國馳名商標、中國品牌產(chǎn)品等的優(yōu)勢半導(dǎo)體照明企業(yè)實施重獎，并通過項目投資、土地、貸款上的政策，鼓勵一些相關(guān)大企業(yè)集團通過收購、控股等資本運作方式進入半導(dǎo)體照明領(lǐng)域。同時積極引進和培育關(guān)聯(lián)性大、帶動性強的大企業(yè)，鼓勵龍頭企業(yè)提高核心競爭力，發(fā)揮其輻射、示范、信息擴散和銷售網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)業(yè)龍頭作用；重點扶持關(guān)鍵性核心企業(yè)的技術(shù)自主創(chuàng)新項目，提升龍頭企業(yè)帶動力和產(chǎn)業(yè)集群競爭力。通過又強又大的龍頭企業(yè)帶動，在其周圍聚集一大批配套企業(yè)，最終形成產(chǎn)業(yè)的集群發(fā)展。
2.1.2 協(xié)作融合創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略一是加強長三角的科技和經(jīng)濟部門積極與上海世博局開展協(xié)調(diào)和合作，在世博會展覽區(qū)一些照明、裝飾、裝備。采用政府采購的方式，建立半導(dǎo)體照明示范區(qū)。二是加強半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)部之間的整合和協(xié)作，形成合理分工體系。三是加強與第三產(chǎn)業(yè)融合，形成專業(yè)化的半導(dǎo)體照明市場。
2.1.3 技術(shù)標準發(fā)展戰(zhàn)略“一流企業(yè)做標準、二流企業(yè)做技術(shù)、三流企業(yè)做產(chǎn)品”。作為規(guī)范國際秩序的依據(jù)和準則，標準成為企業(yè)競爭的制高點，同時，標準也不再僅僅是技術(shù)和經(jīng)濟層面的問題，而上升到政治層面，國際上一些國家經(jīng)常利用標準來保護本國的產(chǎn)業(yè)。因此，在半導(dǎo)體照明產(chǎn)品還缺乏國際公認的技術(shù)標準背景下，長三角地區(qū)完全可以在培育龍頭企業(yè)的同時，積極參與國家層面的半導(dǎo)體照明技術(shù)標準體系建設(shè)，為我國未來半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展在國際上獲得更多的話語權(quán)。
2.2 路徑選擇
根據(jù)長三角地區(qū)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀特點、存在的問題以及半導(dǎo)體照明技術(shù)發(fā)展趨勢，制定長三角區(qū)域半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)集群演化關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新路線圖，見圖1。創(chuàng)新路徑分三步走：
第一步，加強要素交流，通過引進發(fā)達地區(qū)的生產(chǎn)設(shè)備，建立半導(dǎo)體照明產(chǎn)品的企業(yè)，生產(chǎn)半導(dǎo)體照明的應(yīng)用產(chǎn)品。但是，引進不是簡單的引進。把技術(shù)和設(shè)備引進之后必須繼之以消化、吸收和創(chuàng)新。同樣的設(shè)備，別人制造出了一流產(chǎn)品，我們做不出來，原因很簡單，我們沒有掌握引進的設(shè)備，沒有掌握工藝技術(shù)。同時，這個階段的創(chuàng)新主要是集中在半導(dǎo)體照明下游產(chǎn)品的研發(fā)上。此外，在半導(dǎo)體的上游技術(shù)也要加強，為后續(xù)創(chuàng)新打下基礎(chǔ)。
第二步，加強產(chǎn)業(yè)資源整合，通過市場機制推動有實力的企業(yè)兼并。國外都是大公司在發(fā)展半導(dǎo)體照明技術(shù)，他們的技術(shù)與研發(fā)資金雄厚，而國內(nèi)的半導(dǎo)體照明企業(yè)規(guī)模偏小，市場競爭混亂，不利于產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的增強和產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。因此，國家可以出臺一系列的鼓勵政策，在長三角等市場經(jīng)濟較為發(fā)達的地區(qū)，鼓勵一些大型上市公司，通過資本運作，來兼并相關(guān)半導(dǎo)體照明企業(yè)，加強在產(chǎn)業(yè)鏈上的垂直整合，加強半導(dǎo)體照明中游產(chǎn)品研發(fā)，強化半導(dǎo)體照明技術(shù)的集成創(chuàng)新。
第三步，加大融合與協(xié)同創(chuàng)新，在產(chǎn)業(yè)層次上做到有所為有所不為。從技術(shù)路線角度考慮，國內(nèi)可以分幾個梯隊進行研究，第一梯隊主要圍繞國際上主流的技術(shù)路線去走，在主要技術(shù)路線上創(chuàng)造新的知識產(chǎn)權(quán)。而第二或第三梯隊就要研究國外也沒有實現(xiàn)批量生產(chǎn)的新方法，走出國際三種技術(shù)路線的包圍。例如開發(fā)直接發(fā)白光的芯片，開發(fā)受激發(fā)后直接發(fā)白光的白光熒光粉。從產(chǎn)業(yè)鏈角度考慮，長三角應(yīng)當(dāng)重點發(fā)展封裝和應(yīng)用技術(shù)，但上游技術(shù)領(lǐng)域也不能放棄。
2.3 發(fā)展對策
2.3.1 建立專利訴訟預(yù)警機制，增強企業(yè)的應(yīng)訴能力 由于長三角地區(qū)的半導(dǎo)體照明企業(yè)的規(guī)模相對較小，還沒有引起國外半導(dǎo)體照明大公司的注意。但到了上海2010年舉辦世界工業(yè)博覽會之后，半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)可能做大后，國內(nèi)企業(yè)由于缺乏半導(dǎo)體照明的核心專利技術(shù)，導(dǎo)致被訴訟的概率會更高。因此，長三角應(yīng)該建立一個產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，建立專利訴訟的預(yù)警機制，以應(yīng)對長三角的半導(dǎo)體照明企業(yè)在遭遇國外專利訴訟而處于的不利地位，做到未雨綢繆，變被動為主動。一是要建立該領(lǐng)域國外專利訴訟的信息共享機制，成立專家顧問中心，聘請各領(lǐng)域?qū)＜覍β?lián)盟成員提供指導(dǎo)，為聯(lián)盟的對外交涉提供咨詢，及時發(fā)出預(yù)警信息。二是訴訟經(jīng)驗的共享機制，一旦遭到，而可作到有備而來。
2.3.2 合縱連橫，形成專利聯(lián)盟 隨著半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)國際競爭加劇。國外一些知名企業(yè)紛紛組建戰(zhàn)略聯(lián)盟，采取專利相互授權(quán)，共同打擊專利侵權(quán)行為。因此，在國外大公司采取專利相互授權(quán)的聯(lián)合包圍的策略之時，長三角乃至國內(nèi)的企業(yè)也要采取合縱連橫和建立聯(lián)盟的反突圍的策略，眾人拾柴火焰高，共同抵御國外大公司的專利包圍，尋找突破口。所謂合縱，就是要聯(lián)合長三角地區(qū)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的上中下游的企業(yè)，采取交叉授權(quán)，建立專利戰(zhàn)略聯(lián)盟，形成專利池效應(yīng)。所謂連橫，就是要長三角地區(qū)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)同一產(chǎn)業(yè)鏈上企業(yè)，采取相互授權(quán)的方式，增加彼此的專利擁有數(shù)量，增強專利擁有的質(zhì)量，這樣一旦有企業(yè)在國內(nèi)或國外遭到專利訴訟，可以增加談判的籌碼，同時可分擔(dān)高昂的律師費，互通信息，減少單獨應(yīng)訴帶來的風(fēng)險。
2.3.3 聯(lián)合制定技術(shù)標準。促進產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展長三角地區(qū)的半導(dǎo)體照明技術(shù)和產(chǎn)業(yè)在國家中具有一定地位，應(yīng)該在標準之中有所作為，聯(lián)合起來，制定標準。主要工作有：盡快完善測試方法、試驗方法等基礎(chǔ)標準：器件標準應(yīng)與已有的半導(dǎo)體器件標準協(xié)調(diào)：研究、制定較成熟產(chǎn)品門類，如芯片的通用規(guī)范；對于尚不成熟的產(chǎn)品，應(yīng)密切關(guān)注、研究，適時制定標準；注意產(chǎn)業(yè)鏈上中下游之間的協(xié)調(diào)；部門之間、行業(yè)之間強強聯(lián)手，共同合作；積極參與國際標準的制定，適時提出國際標準提案。
半導(dǎo)體發(fā)展路徑范文2
摘 要：由于化合物半導(dǎo)體材料自身優(yōu)良的特性，化合物半導(dǎo)體超高速集成電路成為引領(lǐng)超高頻、大功率領(lǐng)域的一支重要的力量。但隨著工作頻率的升高和輸出功率的不斷增大，電路和系統(tǒng)的電磁耦合與熱問題越來越突出。只有正確理解電、磁、熱傳輸機理和耦合機制，解決信號完整性和電磁熱兼容問題，才能突破超高頻、大功率模塊的瓶頸。該研究以超高頻數(shù)混合電路信號完整性分析以及熱效應(yīng)的電磁場分析方法為研究重點，從超高頻化合物數(shù)模混合電路的分析方法、設(shè)計方法和電路驗證等方面入手，研究了化合物超高速電路信號完整性問題和系統(tǒng)的電磁兼容問題，提出了優(yōu)化設(shè)計的理論與方法，建立了電路、電磁場、熱場一體化的設(shè)計平臺；提出了超高速數(shù)模混合電路“自頂而下”的設(shè)計流程，開發(fā)了超高速數(shù)模混合電路的體系結(jié)構(gòu)，總結(jié)了時鐘分布電路等關(guān)鍵路徑及關(guān)鍵電路模塊的物理分析和實現(xiàn)方法，設(shè)計實現(xiàn)了具有國際先進水平的超高速數(shù)模混合集成電路實例；研究了化合物半導(dǎo)體超高速器件和電路的輻照損傷機理和抗輻照性能，建立了可用于器件和電路分析的實用化模型。這些成果標志著我國化合物超高速半導(dǎo)體集成電路在本研究中實現(xiàn)了重要的突破，同時為我國相關(guān)領(lǐng)域的進一步發(fā)展提供了重要的理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。
關(guān)鍵詞：化合物半導(dǎo)體 數(shù)模混合集成電路 信號完整性
Abstract：In recent years， compound semiconductor ultra-high speed integrated circuits have emerged and been highlighted in ultra-high frequency， high-power field due to their superior material properties of high carrier mobility， high saturation drift velocity and low critical saturation electric field. But with the increase of the operating frequency and output power， circuit and system electromagnetic coupling and thermal issues become increasingly prominent. The correct understanding of heat transfer mechanism and electromagnetic coupling mechanisms are the key points to break through the bottleneck of ultra-high frequency， high-power circuits and module.In this project， particular emphasis is put on signal integrity analysis of UHF hybrid circuits and thermal effects of electromagnetic field analysis methods. The signal integrity problems and system electromagnetic compatibility problem of compound semiconductor ultra-high speed integrated circuits are investigated. An optimal design theory and methods are developed and a circuit， electromagnetic field， thermal field integrated design platform is established A "top- down" design flow for ultra- high-speed digital-analog hybrid circuit is proposed and the clock distribution circuit critical path is extracted. Based on the physical analysis and implementation methods， high level ultra-high speed integrated circuits are designed and implemented The mechanism of irradiation damage and radiation tolerance of compound semiconductor devices and circuits are studied. Novel device models are established for design and analysis of circuits which will be used in extreme environment. These results indicate the achievement of that high-speed compound semiconductor integrated in this project， which will provide an important theoretical guidance and technical support to the further development of related fields.
Key Words：Compound semiconductor；Mixed analog-digital circuit；Signal integrity analysis
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半導(dǎo)體發(fā)展路徑范文3
摘要：
天然氣集輸站場是天然氣輸送和儲存過程中的樞紐，也是天然氣泄漏檢測的重點對象。傳統(tǒng)的天然氣泄漏檢測技術(shù)響應(yīng)慢、效率低，難以滿足實際所需。可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)（TDLAS）以其響應(yīng)速度快、靈敏度高、無需維護等優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用。使用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)實現(xiàn)了同時對天然氣的主要成分甲烷、乙烯、乙炔三種氣體實時測量的開放式檢測和報警系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)響應(yīng)時間小于2s，其甲烷、乙烯、乙炔的測量精度分別小于100ppm－m，40ppm－m，50ppm－m，為石油化工行業(yè)中天然氣泄漏檢測技術(shù)提供了新的技術(shù)方法。
關(guān)鍵詞：
天然氣；可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)；多氣體監(jiān)測；泄漏監(jiān)測
1引言
隨著人們對環(huán)境、能源、安全的日益重視，在我國能源結(jié)構(gòu)中天然氣逐漸取代開采困難、污染嚴重的煤炭作為主要能源，其使用量逐年增加。然而，天然氣的開采、運輸和儲存成為保障社會發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，輸氣站場是整個管輸天然氣系統(tǒng)的樞紐，輸氣站中設(shè)備安全、高效運行是保證天然氣輸送的關(guān)鍵。隨著設(shè)備的老化，機械撞擊、自然災(zāi)害、第三方活動等因素造成法蘭、閥門、泵的密封圈以及管線上出現(xiàn)的小孔或裂縫而引起泄漏，一旦發(fā)生泄漏，將會造成能源浪費、環(huán)境污染、發(fā)生火災(zāi)、爆炸等嚴重安全事故［1］，直接威脅到國家和人們的生命和財產(chǎn)安全。因此，為避免事故的發(fā)生，研究天然氣泄漏的檢測技術(shù)變得至關(guān)重要［2］。天然氣的主要成分是甲烷，約占90％，還含有少量乙烷、乙炔、丁烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫等。傳統(tǒng)的天然氣泄漏探測器有火焰離子探測器、電子探測器、電化學(xué)催化燃燒和紅外吸收傳感器技術(shù)等［3］，然而這些探測器自身帶電，在易燃易爆等特殊環(huán)境中應(yīng)用時存在安全隱患，而且這類傳感器壽命短、精度低、穩(wěn)定性差、調(diào)校困難，經(jīng)常存在誤測誤報現(xiàn)象；基于紅外吸收傳感技術(shù)的探測器還存在譜線干擾、維護周期短等問題。近年來，隨著窄線寬半導(dǎo)體激光器技術(shù)的快速發(fā)展，使得可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用［4］。該技術(shù)可實現(xiàn)快速、準確、原位、實時檢測等優(yōu)點。美國SRIInternational公司研發(fā)了車載式天然氣管道泄漏檢測儀，提高了管道泄漏檢測效率。國內(nèi)起步較晚，但也有了一些用該技術(shù)設(shè)計的開放式和便攜式天然氣管道泄漏檢測儀的報道［5－7］。但是，都局限于檢測甲烷單一氣體，未涉及其他含量氣體的檢測。本文針對天然氣集輸站場區(qū)域大，天然氣管輸系統(tǒng)聚集等特點，不宜采用點式和便攜式檢測的要求，采用可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)，設(shè)計完成了一套具有響應(yīng)速度快，檢測精度高，除甲烷檢測外還可同時檢測乙烯，乙炔多種氣體的開放式連續(xù)檢測與報警系統(tǒng)，提高了測量精度，減少誤報概率。為了驗證系統(tǒng)的可靠性，進行了人工釋放標準氣體，模擬泄漏的開放實驗，結(jié)果表明系統(tǒng)響應(yīng)時間小于2s，開放式光路測量距離可達100m以上，甲烷，乙炔，乙烯測量精度分別小于100ppm－m，40ppm－m，50ppm－m。滿足石油化工行業(yè)檢測標準，為天然氣集輸站場以及油氣泄漏檢測技術(shù)提供新的發(fā)展方向和安全保障。
2原理
2．1TDLAS技術(shù)
TDLAS技術(shù)采用窄線寬可調(diào)諧的半導(dǎo)體激光器作為光源，通過控制溫度和電流來獲得合適的激光輸出波長，不同的氣體分子對不同頻率激光有不同的吸收特征，因此通過吸收光譜位置和強度可實現(xiàn)“指紋”式識別氣體分子的種類和濃度［8］。當(dāng)一束頻率為υ的單色光通過混合氣體吸收介質(zhì)后，透過光強It與入射光強Io的比率與該頻率處目標氣體的吸收線強S／cm－2atm－1，摩爾分數(shù)C，激光在吸收介質(zhì)中通過的路徑長度L／cm，總的氣體壓強P／atm，以及吸收線型函數(shù)（v）／cm的乘積成指數(shù)關(guān)系，即：ItIo＝exp［－S（T）CPL（υ）］（1）通常令σ為吸收截面：σ＝SP。由于吸收線型函數(shù)在整個頻域內(nèi)的積分∫＋∞－∞（v）dv1，所以將式（1）兩邊取對數(shù)，在整個頻域內(nèi)積分可得：CσL＝∫＋∞－∞ItIodv（2）令積分后的值用吸光度A來表示，則吸收氣體的濃度可表示為C＝AσL（3）在實驗過程中，通過得到的吸收光譜解調(diào)得到吸光度A，再由吸收譜線參數(shù)和測量光程得到目標氣體的體積分數(shù)。
2．2吸收譜線選擇與波長標定
由于多數(shù)氣體分子在近紅外和中紅外都具有吸收譜線，而近紅外波段與光纖的低損耗窗口匹配，利用光纖及光纖器件可以方便的對光束進行遠距離傳輸和多點分布式探測。所以，選擇近紅外波段的吸收譜線作為測量譜線。但在近紅外波段有大量的氣體吸收譜線，為避免其它氣體特別是空氣中含量較多的H2O、CO2等吸收譜線的交叉干擾，需要選擇相互獨立、且吸收強度較強的吸收譜線。實驗所選的CH4、C2H2、C2H4的吸收譜線分別為1653．72nm、1531．59nm、1621．36nm。經(jīng)查閱HITRAN數(shù)據(jù)庫CH4在1653．72nm處有三條相鄰特別近的吸收譜線，常壓狀態(tài)下無法分開，實驗過程中做一條吸收譜線處理。C2H4的吸收譜線HITRAN數(shù)據(jù)庫中沒有收錄，從PNNL25C（西北太平洋國家實驗室）數(shù)據(jù)庫中可查到1600～1650nm范圍內(nèi)有大量的C2H4吸收譜，且在文獻中已實驗驗證［9］。三種氣體吸收譜線參數(shù)如表1所示。實驗采用分布反饋（DistributedFeedBack，DFB）結(jié)構(gòu)的近紅外波段半導(dǎo)體激光器作為光源，利用半導(dǎo)體激光器的窄線寬、快速調(diào)諧特性，當(dāng)激光器工作溫度穩(wěn)定，其輸出波長與驅(qū)動電流成近似線性關(guān)系［10］。通過在激光器電流驅(qū)動上疊加掃描電流使其輸出激光波長掃描覆蓋完整吸收線型，得到完整的吸收譜線。為實現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線準確處理和波長的精確鎖定需要對激光器的輸出波長進行標定。在實驗前用波長計分別對激光器的輸出波長與驅(qū)動電流的關(guān)系進行測量，以乙炔檢測激光器為例進行說明：通過溫度控制電源板使激光器工作溫度穩(wěn)定在30℃，然后以步長為5mA從80mA逐漸增大驅(qū)動電流到135mA。圖1所示為得到的乙炔激光器輸出波長與驅(qū)動電流的擬合曲線，擬合相關(guān)系數(shù)為0．999，同時可得到激光器電流調(diào)諧步長為0．005nm／mA。同樣，甲烷和乙烯激光器的輸出波長與驅(qū)動電流也有很好的線性擬合度，其激光調(diào)諧范圍分別為0．006nm／mA、0．008nm／mA。由此可通過吸收光譜直接擬合得到目標氣體的吸光度A。可以實現(xiàn)系統(tǒng)長期免標定運行，減少后期維護工作。
3實驗系統(tǒng)設(shè)計
該系統(tǒng)主要針對天然氣集輸站場設(shè)計，其系統(tǒng)檢測原理簡圖如圖2所示，針對所要檢測的CH4，C2H2，C2H4三種氣體，選用的三臺蝶形封裝的DFB激光光源，其中心輸出波長分別為1653nm、1531nm和1621nm。光源分別由對應(yīng)的溫度、電流驅(qū)動模塊和信號發(fā)生器模塊控制，輸出的三束調(diào)制光經(jīng)微處理器控制的3×1光開關(guān)分時輸出后，經(jīng)發(fā)射端的準直和擴束器（THORLABSGBE10－C：10倍擴束，1050～1650nm范圍增透膜），穿過測量區(qū)域到達反射端的直角反射鏡后，沿平行光路返回到接收端，含有吸收信號的光束通過非球面聚焦透鏡聚焦到光電探測器的光敏面上轉(zhuǎn)化為電信號，輸入到主機控制部分。得到的電信號經(jīng)前置放大電路放大后由數(shù)據(jù)采集卡采集，并傳輸?shù)轿⑻幚砥飨到y(tǒng)，最后進行光譜數(shù)據(jù)的在線反演運算得到氣體濃度值，并顯示輸出。同時，依據(jù)設(shè)定的報警極限值做出預(yù)警判斷，若超過設(shè)定值將發(fā)出光、聲報警信號。如圖3所示為系統(tǒng)裝置實物圖，主要包括主機控制，激光發(fā)射和接受端，反射端三部分。系統(tǒng)數(shù)據(jù)解調(diào)方式采用直接吸收技術(shù)，該技術(shù)具有計算快速，不受光強波動影響、免標定等優(yōu)點。為了測定系統(tǒng)的測量極限，設(shè)計了如圖4所示的標定實驗，在激光路徑上放置長度為1m的標定吸收池。在標定實驗時，吸收池中沖入濃度分別為1％、500ppm、500ppm的CH4、C2H2、C2H4混合標準濃度氣體，底氣為氮氣。得到三種氣體的吸收信號如圖5所示，圖中黑色曲線是原始直接吸收信號，因為實驗在常溫常壓下進行，對吸收信號用標準Voigt吸收線型擬合得到擬合曲線，由于CH4和C2H2的吸收線較為獨立，兩側(cè)沒有其它譜線干擾，而C2H4的吸收譜線左邊有一條相對較弱的吸收線，因此在擬合過程中CH4和C2H2的吸收譜線采用單峰擬合，C2H4的吸收譜線采用雙峰擬合。通過擬合可得到CH4、C2H2和C2H4的吸收譜線吸光度A值分別為0．076cm－1、0．012cm－1、0．014cm－1。通過計算可得到吸收信號的信噪比（SNR）分別為100、12、10。由于直接吸收信號得到的吸光度與氣體濃度程線性關(guān)系，所以可計算得到系統(tǒng)對CH4、C2H2、C2H4氣體的最低測量極限分別為100ppm－m、40ppm－m、50ppm－m，完全滿足天然氣集輸站場泄漏的檢測要求。
4實驗結(jié)果與討論
系統(tǒng)外場實驗在中石油管道局實驗測試基地進行。外場環(huán)境測試溫度35℃，空氣相對濕度45％，風(fēng)速1m／s，分別進行了50m、100m兩個測試距離的實驗。實驗采用前面圖3所示的模擬放氣，在光束路徑中任意位置釋放濃度為90％、5％、5％的CH4，C2H4，C2H2混合標準濃度氣體，放氣位置在光束側(cè)下方約2m處。測試過程中，設(shè)置光開關(guān)切換周期為10s，使輸出激光依次測量的目標氣體分別為CH4C2H2C2H4然后循環(huán)檢測。每次放氣1min，如圖6所示為其中一次放氣過程中的濃度結(jié)果數(shù)據(jù)。圖中濃度數(shù)據(jù)上下波動較大，主要原因是該方法測量得到的濃度是光束視線方向上的路徑平均值，在外場由于風(fēng)速和氣體擴散的不確定性使得光束路徑上的濃度有較大波動。在控制部分設(shè)置有各種氣體報警限，實驗過程中系統(tǒng)報警正確率達100％。系統(tǒng)所用的光源為蝶形封裝的DFB二極管激光器，其輸出功率較其它半導(dǎo)體激光器高，約為20mW，該波段在單模光纖損耗小于0．25dB／km，因此系統(tǒng)可以通過光纖分束器并聯(lián)2～4對發(fā)射接收端與反射端。按照天然氣集輸站場內(nèi)輸氣管道、集氣裝置、房屋等特殊場地要求和分布情況，可以建立如圖7所示的光路分布示意圖，一套控制主機并聯(lián)四對發(fā)射接收端與反射端，可以滿足至少100m×100m范圍的站場內(nèi)天然氣泄漏檢測。
5結(jié)論
基于TDLAS的天然氣站場泄漏檢測系統(tǒng)可以快速、有效檢測出開放環(huán)境中的甲烷、乙烯和乙炔，對三種氣體的響應(yīng)時間均小于2s。在50m、100m兩種測試距離的測量結(jié)果證明有較穩(wěn)定的響應(yīng)效果，報警正確率達100％，可用于天然氣站場，閥室及井口附近的天然氣泄漏。相比于現(xiàn)有其它技術(shù)，本技術(shù)本質(zhì)安全，無需校準，準確度高，受環(huán)境影響小。標定和外場實驗結(jié)果與所釋放已知濃度的標準混合氣體結(jié)果一致，系統(tǒng)對甲烷、乙炔和乙烯三種氣體的最低測量極限分別為100ppm－m、40ppm－m、50ppm－m，完全滿足石油化工行業(yè)對天然氣泄漏檢測的要求。同時，基于該技術(shù)改進傳感頭的封裝方式，可以實現(xiàn)并聯(lián)式多點天然氣泄漏檢測與報警系統(tǒng)。
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半導(dǎo)體發(fā)展路徑范文4
納米材料在結(jié)構(gòu)、光電和化學(xué)性質(zhì)等方面的誘人特征，引起物理學(xué)家、材料學(xué)家和化學(xué)家的濃厚興趣。80年代初期納米材料這一概念形成以后，世界各國對這種材料給予極大關(guān)注。它所具有的獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，使人們意識到它的發(fā)展可能給物理、化學(xué)、材料、生物、醫(yī)藥等學(xué)科的研究帶來新的機遇。納米材料的應(yīng)用前景十分廣闊。近年來，它在化工生產(chǎn)領(lǐng)域也得到了一定的應(yīng)用，并顯示出它的獨特魅力。本文由收集整理。
1.在催化方面的應(yīng)用
催化劑在許多化學(xué)化工領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應(yīng)時間、提高反應(yīng)效率和反應(yīng)速度。大多數(shù)傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經(jīng)驗進行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費，使經(jīng)濟效益難以提高，而且對環(huán)境也造成污染。納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒于作催化劑，可大大提高反應(yīng)效率，控制反應(yīng)速度，甚至使原來不能進行的反應(yīng)也能進行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應(yīng)速度提高10～15倍。
納米微粒作為催化劑應(yīng)用較多的是半導(dǎo)體光催化劑，特別是在有機物制備方面。分散在溶液中的每一個半導(dǎo)體顆粒，可近似地看成是一個短路的微型電池，用能量大于半導(dǎo)體能隙的光照射半導(dǎo)體分散系時，半導(dǎo)體納米粒子吸收光產(chǎn)生電子——空穴對。在電場作用下，電子與空穴分離，分別遷移到粒子表面的不同位置，與溶液中相似的組分進行氧化和還原反應(yīng)。
光催化反應(yīng)涉及到許多反應(yīng)類型，如醇與烴的氧化，無機離子氧化還原，有機物催化脫氫和加氫、氨基酸合成，固氮反應(yīng)，水凈化處理，水煤氣變換等，其中有些是多相催化難以實現(xiàn)的。半導(dǎo)體多相光催化劑能有效地降解水中的有機污染物。例如納米TiO2，既有較高的光催化活性，又能耐酸堿，對光穩(wěn)定，無毒，便宜易得，是制備負載型光催化劑的最佳選擇。已有文章報道，選用硅膠為基質(zhì)，制得了催化活性較高的TiO／SiO2負載型光催化劑。Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒，對某些有機化合物的氫化反應(yīng)是極好的催化劑，可代替昂貴的鉑或鈕催化劑。納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反應(yīng)溫度從600℃降至室溫。用納米微粒作催化劑提高反應(yīng)效率、優(yōu)化反應(yīng)路徑、提高反應(yīng)速度方面的研究，是未來催化科學(xué)不可忽視的重要研究課題，很可能給催化在工業(yè)上的應(yīng)用帶來革命性的變革。
2.在涂料方面的應(yīng)用
納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能，顯示出強大的生命力。表面涂層技術(shù)也是當(dāng)今世界關(guān)注的熱點。納米材料為表面涂層提供了良好的機遇，使得材料的功能化具有極大的可能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，添加納米材料，可獲得納米復(fù)合體系涂層，實現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性。涂層按其用途可分為結(jié)構(gòu)涂層和功能涂層。結(jié)構(gòu)涂層是指涂層提高基體的某些性質(zhì)和改性；功能涂層是賦予基體所不具備的性能，從而獲得傳統(tǒng)涂層沒有的功能。結(jié)構(gòu)涂層有超硬、耐磨涂層，抗氧化、耐熱、阻燃涂層，耐腐蝕、裝飾涂層等；功能涂層有消光、光反射、光選擇吸收的光學(xué)涂層，導(dǎo)電、絕緣、半導(dǎo)體特性的電學(xué)涂層，氧敏、濕敏、氣敏的敏感特性涂層等。在涂料中加入納米材料，可進一步提高其防護能力，實現(xiàn)防紫外線照射、耐大氣侵害和抗降解、變色等，在衛(wèi)生用品上應(yīng)用可起到殺菌保潔作用。在標牌上使用納米材料涂層，可利用其光學(xué)特性，達到儲存太陽能、節(jié)約能源的目的。在建材產(chǎn)品如玻璃、涂料中加入適宜的納米材料，可以達到減少光的透射和熱傳遞效果，產(chǎn)生隔熱、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好靜電屏蔽的納米涂料，所應(yīng)用的納米微粒有氧化鐵、二氧化鈦和氧化鋅等。這些具有半導(dǎo)體特性的納米氧化物粒子，在室溫下具有比常規(guī)的氧化物高的導(dǎo)電特性，因而能起到靜電屏蔽作用，而且氧化物納米微粒的顏色不同，這樣還可以通過復(fù)合控制靜電屏蔽涂料的顏色，克服炭黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調(diào)性。納米材料的顏色不僅隨粒徑而變，還具有隨角變色效應(yīng)。在汽車的裝飾噴涂業(yè)中，將納米TiO2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統(tǒng)汽車面漆舊貌換新顏。納米SiO2是一種抗紫外線輻射材料。在涂料中加入納米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強度成倍地增加。納米涂層具有良好的應(yīng)用前景，將為涂層技術(shù)帶來一場新的技術(shù)革命，也將推動復(fù)合材料的研究開發(fā)與應(yīng)用。
半導(dǎo)體發(fā)展路徑范文5
關(guān)鍵字：LED工作原理二極管發(fā)光效率節(jié)能環(huán)保
中圖分類號：TE08文獻標識碼： A
地球上的資源是有限的，為了人類能夠健康持續(xù)的發(fā)展，節(jié)能環(huán)保以成為當(dāng)今各行各業(yè)的關(guān)注重點。而其中的照明用電量占有相當(dāng)大的比重， 據(jù)測算，目前我國照明用電約占全社會用電量的12%左右，采用高效節(jié)能燈的大力發(fā)展將是必然趨勢。在過去的一百多年中，照明光源經(jīng)歷了三個重要的階段：白熾燈，熒光燈，HID燈。其中白熾燈是第一代光源，熒光燈是第二代光源，高強度氣體放電燈是第三代光源(HID)。如今在照明界具有廣闊的發(fā)展前景的LED光源被稱為第四代綠色光源。
LED燈的工作原理
LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED 的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分P型半導(dǎo)體（P指positive，帶正電的）由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的三價元素組成，會在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶正電的空穴[1]； 另一端是N型半導(dǎo)體（N指negative，帶負電的）由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的五價元素組成，會在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶負電的自由電子。這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，P 型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的交界面附近的過渡區(qū)稱為PN結(jié)。
當(dāng)P型和N型半導(dǎo)體接觸時，在界面附近空穴從P型半導(dǎo)體向N型半導(dǎo)體擴散，電子從N型半導(dǎo)體向P型半導(dǎo)體擴散。空穴和電子相遇而復(fù)合，載流子[2]消失。因此在界面附近的結(jié)區(qū)中有一段距離缺少載流子，卻有分布在空間的帶電的固定離子，稱為空間電荷區(qū) 。P 型半導(dǎo)體一邊的空間電荷是負離子，N 型半導(dǎo)體一邊的空間電荷是正離子。正負離子在界面附近產(chǎn)生電場，這電場阻止載流子進一步擴散 ，達到平衡。當(dāng)在PN結(jié)兩端注入正向電流時（即直流穩(wěn)壓電源的輸入），電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。
二、LED燈的特性
LED作為新穎的半導(dǎo)體光源，具有發(fā)光效率高、耗電量少、壽命長、健康、環(huán)保、結(jié)構(gòu)牢固等特點。
1、發(fā)光效率高
其光譜全部集中于可見光，頻率效率可達80%-90%，而且其光的單色性好、光譜窄，無需過濾可直接發(fā)出有色可見光。
發(fā)光效率對比表
由此可見，低功率的LED光源在同等照明效率情況下可替代高功率的普通能燈具。
2、耗電量少
LED燈無需起輝器和鎮(zhèn)流器，耗電量較小，可大幅度降低用電量。
下面以16WLED燈與36W普通日光燈相比較：
①以每天亮24小時，一年計算一盞傳統(tǒng)日光燈（實際功率為36W+鎮(zhèn)流器10W=46W）耗電為：
每天耗電量 T=24 x 46=1104wh
每年耗電量 N=T x 365=1104x365=402960wh=402.96kwh
按每度電0.5元計算，一年一盞普通日光燈需要花費402.96 x0.5=201.48元
②以每天亮24小時，一年計算LED燈16W耗電為：
每天耗電量 T=24 x 16=384wh
每年耗電量 N=T x 365=384x365=140160wh=140.16kwh
按每度電0.5元計算，一年一盞普通日光燈需要花費140.16x0.5=70.08元
③按照每年100盞燈具進行比較費用：
傳統(tǒng)日光燈費用：201.48 x100=2014.8元
LED燈費用：70.08 x100=700.8元
節(jié)省費用2014.8-700.8=1314元
兩者比較可得出，100盞LED燈比普通日光燈一年節(jié)省1314元，節(jié)約費用高達65%左右。
3、健康、環(huán)保
①LED燈不含汞和氙等有害元素，利于回收和，而且不會產(chǎn)生電磁干擾，普通燈管中含有汞和鉛等元素，節(jié)能燈中的電子鎮(zhèn)流器會產(chǎn)生電磁干擾。傳統(tǒng)的日光燈中含有大量的水銀蒸汽，如果破碎水銀蒸汽則會揮發(fā)到大氣中。但LED日光燈則根本不使用水銀，且LED產(chǎn)品也不含鉛，對環(huán)境起到保護作用。
②傳統(tǒng)的日光燈使用的是交流電，所以每秒鐘會產(chǎn)生100－120次的頻閃。LED燈具是把交流電直接轉(zhuǎn)換為直流電，不會產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象，光線柔和,，保護眼睛。
③LED燈具不會產(chǎn)生噪音，對于使用精密電子儀器的場合為上佳之選。且不會產(chǎn)生紫外線，因此不會象傳統(tǒng)的燈具那樣，有很多蚊蟲圍繞在燈源旁，室內(nèi)會變得更加干凈衛(wèi)生整潔。
4、超長壽命
LED日光燈采用半導(dǎo)體芯片發(fā)光，無燈絲，無玻璃泡，不怕震動，不易破碎，使用壽命可達五萬小時（普通白熾燈使用壽命僅有一千小時，普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時）可以長期使用而無需更換，大大減少了維修費用。
5、市場潛力大
①電壓可調(diào)：傳統(tǒng)的日光燈是通過整流器釋放的高電壓來點亮的，當(dāng)電壓降低時則無法點亮。而LED燈具在80V－245V 范圍的電壓之內(nèi)都能點亮，還能調(diào)整光亮度。
②堅固牢靠：LED燈體本身使用的是環(huán)氧樹脂而并非傳統(tǒng)的玻璃，更堅固牢靠，即使砸在地板上LED燈也不會輕易損壞，可長久使用。
③安全系數(shù)高：所需電壓、電流較小，發(fā)熱較小，不產(chǎn)生安全隱患。
三、LED燈的應(yīng)用
LED燈做為新一代的光源，它可以應(yīng)用在多個領(lǐng)域，如：
1、建筑物照明：對建筑物某個區(qū)域進行投射，無非是使用控制光束角的圓頭和方頭形狀的投光燈具，這與傳統(tǒng)的投光燈具概念完全一致。但是，由于LED光源小而薄，線性投射燈具的研發(fā)無疑成為LED投射燈具的一大亮點，因為許多建筑物根本沒有出挑的地方放置傳統(tǒng)的投光燈。它的安裝便捷，可以水平也可以垂直方向安裝，與建筑物表面更好地結(jié)合，為照明設(shè)計師帶來了新的照明語匯，拓展了創(chuàng)作空間。并將對現(xiàn)代建筑和歷史建筑的照明手法產(chǎn)生了影響。
2、景觀照明：由于LED不像傳統(tǒng)燈具光源多是玻璃泡殼，它可以與城市街道很好的結(jié)合。可以在城市的休閑空間如路徑、樓梯、甲板、濱水地帶、園藝進行照明。對于花卉或低矮的灌木，可以使用LED作為光源進行照明。LED隱藏式的投光燈具會特別受到青睞。固定端可以設(shè)計為插拔式，依據(jù)植物生長的高度，方便進行調(diào)節(jié)。
3、標識照明：需要進行空間限定和引導(dǎo)的場所，如道路路面的分隔顯示、樓梯踏步的局部照明、緊急出口的指示照明，可以使用表面亮度適當(dāng)?shù)腖ED自發(fā)光埋地?zé)艋蚯对诖怪眽γ娴臒艟撸缬皠≡河^眾廳內(nèi)的地面引導(dǎo)燈或座椅側(cè)面的指示燈，以及購物中心內(nèi)樓層的引導(dǎo)燈等。另外，LED與霓虹燈相比，由于是低壓，沒有易碎的玻璃，不會因為制作中彎曲而增加費用，值得在標識設(shè)計中推廣使用。
4、室內(nèi)照明：就照明品質(zhì)來說，由于LED光源沒有熱量、更沒有紫外與紅外輻射，因此對物品不會產(chǎn)生損害，與傳統(tǒng)光源比較，燈具不需要附加濾光裝置，照明系統(tǒng)簡單，費用低廉，易于安裝。其精確的布光，可作為博物館光纖照明的替代品。室內(nèi)裝飾性的白光LED結(jié)合室內(nèi)裝修為室內(nèi)提供輔照明，暗藏光帶可以使用LED，對于低矮的空間特別有利。
5、娛樂場照明：由于LED的動態(tài)、數(shù)字化控制色彩、亮度和調(diào)光，活潑的飽和色可以創(chuàng)造靜態(tài)和動態(tài)的照明效果。從白光到全光譜中的任意顏色，LED的使用在這類空間的照明中開啟了新的思路。長壽命、高流明的維持值（10，000小時后仍然維持90％的光通），降低了維護費用和更換光源的頻率。另外，LED克服了金鹵燈使用一段時間后顏色偏移的現(xiàn)象。與金鹵燈相比，沒有熱輻射，可以使空間變得更加舒適。目前LED彩色裝飾墻面在餐飲建筑中的應(yīng)用已蔚然成風(fēng)。
6、視頻屏幕：全彩色LED顯示屏是當(dāng)今世界上最為引人注目的戶外大型顯示裝置，采用先進的數(shù)字化視頻處理技術(shù)，有無可比擬的超大面積與超高亮度。根據(jù)不同的戶內(nèi)外環(huán)境，采用各種規(guī)格的發(fā)光像素，實現(xiàn)不同的亮度、色彩、分辨率，以滿足各種用途。它可以動態(tài)顯示圖文動畫信息，利用多媒體技術(shù)，可播放各類多媒體文件。世界上目前最有影響的LED顯示屏，當(dāng)屬美國曼哈頓時代廣場紐約證券交易所，總計使用了18,677,760只LED，面積為10,736平方英尺。屏幕可以劃分成多個畫面，而同時顯示，將華爾街股市的行情一目了然呈現(xiàn)在公眾面前。另外崛起在上海浦東陸家嘴金融中心的震旦國際總部，整個朝向浦西的建筑立面鑲上了長100m的超大型LED屏，總計面積達到3600平方米。
四、總結(jié)
LED光源是21世紀光源市場的希望，眾多優(yōu)點預(yù)告其未來將逐步取代傳統(tǒng)光源，奧科委指出高亮度LED將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡之后，最偉大的發(fā)明之一，當(dāng)前全球能源危機的時候，能源是一種寶貴的資源，所以節(jié)約能源是我們未來面臨的重大問題。LED作為一種新型的節(jié)能、環(huán)保的綠色光源產(chǎn)品，必然是未來發(fā)展的趨勢。
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批注：
半導(dǎo)體發(fā)展路徑范文6
飛思卡爾數(shù)字網(wǎng)絡(luò)事業(yè)部無線營銷經(jīng)理 Stephen Turnbull 表示：“飛思卡爾在其全面的 LTE L1 軟件組合中添加了WCDMA 多模功能，進一步表明了其對小型蜂窩基站市場的堅定承諾。飛思卡爾幫助小型蜂窩基站制造商加快交付能夠無縫協(xié)同工作并滿足無線網(wǎng)絡(luò)運營商要求的多模微微蜂窩解決方案。”
GSMA Intelligence 分析師表示，全球有 15 億 WCDMA 連接，LTE 部署也在迅猛增長，為頻段和創(chuàng)建基礎(chǔ)設(shè)施帶來了諸多挑戰(zhàn)。無線網(wǎng)絡(luò)運營商理想的多模小型蜂窩是，在單一小型蜂窩基站中完美結(jié)合3G、4G/LTE和 Wi-Fi，增加高流量地區(qū)的容量。設(shè)備制造商致力于提供能夠滿足這些需求的解決方案。
飛思卡爾是率先將具有多模功能的硬件和軟件推向市場的企業(yè)之一。QorIQ Qonverge BSC9132 SoC 目前已批量生產(chǎn)，是一款高度集成的器件，面向不斷發(fā)展的微型蜂窩/多載波蜂窩基站、室外微微蜂窩、企業(yè)微微蜂窩和家庭基站應(yīng)用。當(dāng)前 BSC9132 多模 LTE 和 WCDMA L1 軟件已供貨，使小型蜂窩制造商能夠更快速地為無線網(wǎng)絡(luò)運營商提供多模解決方案，加快工業(yè)小型蜂窩部署。
QorIQ Qonverge BSC9132 SoC 集成了兩個基于 Power Architecture？ 技術(shù)的e500 內(nèi)核、兩個 StarCore SC3850 內(nèi)核和 MAPLE-B2P 基帶加速引擎。該處理器是一款高度可編程的器件，支持下行速率為 150 Mbps、上行速率為75 Mbps 的 20 MHz 單扇區(qū) LTE-FDD/ TDD，以及下行速率為 42 Mbps、上行速率為 11.5 Mbps 的 HSPA+。該處理器支持多種空口，包括 LTE （FDD/ TDD）、WCDMA（HSPA+ 和 UMTS）和 WiMAX，并采用無縫 RFIC 通信和天線接口，無需額外的芯片，從而減少電路板空間，降低成本。
QorIQ Qonverge 片上基站產(chǎn)品基于一個通用架構(gòu)，在單一片上系統(tǒng)中集成了通信處理、數(shù)字信號處理和無線加速技術(shù)，并提供多種不同配置，針對新一代家庭基站、微微蜂窩基站、多載波蜂窩基站和宏蜂窩基站進行了優(yōu)化。借助先進的處理技術(shù)和卓越的集成，可以在單一器件上融合過去在獨立的 FPGA、ASIC、DSP 和處理器上執(zhí)行的多個功能。這種集成減少了基站的部件數(shù)量，并大大降低了功耗、成本，減少了尺寸。該架構(gòu)可通用并可擴展， 無論是家庭基站，還是宏蜂窩基站均可使用，可優(yōu)化研發(fā)投入并重復(fù)使用軟件。
飛思卡爾亮相2013年北美LTE會議
北美LTE會議將于 2013 年 11 月20 日至 22 日在德克薩斯州達拉斯威斯汀蓋勒瑞酒店隆重舉行。在其28B號展位，飛思卡爾將展示借助VortiQa L1 多模軟件支持，如何在單獨的QorIQ Qonverge BSC9132 SoC 上實現(xiàn)WCDMA 和 LTE同步操作，該方案適用于微微蜂窩基站市場。
關(guān)于 VortiQa 軟件
VortiQa 軟件解決方案提供完全集成、結(jié)構(gòu)兼容的應(yīng)用軟件，旨在消除或大大減少測試和優(yōu)化應(yīng)用軟件的時間。VortiQa 軟件經(jīng)過了優(yōu)化，可充分利用飛思卡爾 QorIQ 處理器技術(shù)，包括模式匹配引擎、安全加速器、數(shù)據(jù)路徑加速及其他功能，從而提高嵌入式系統(tǒng)的性能。