LED: 半导体照明带来的照明革命

—— LED照明势在必行……

《人民日报》

LED后来居上

在爱迪生1879年发明碳丝白炽灯之后,人类开始告别了火光照明的历史。然而,白炽灯从它问世的那天起,就带有先天性缺陷:钨丝加热耗电大,能耗大,灯泡易碎,而且容易触电。荧光灯虽说比白炽灯节电节能,但对人的视力不利,灯管内的汞也对人体和环境有害。回顾20世纪的照明史,荧光类、汞灯、高低压钠灯、金属卤化物灯、紧凑型荧光灯、高频无极荧光灯、微波硫灯等新光源层出不穷,然而,真正引发照明技术发生质变的,还是LED (Light-Emitting-Diode-发光二极管)。

随着1962年第一只半导体发光二极管的诞生,一种体积小、寿命长、安全低压、节能、环保的新型照明灯具就进入了科学家的视野。他们认定,这种新型的固态照明,必将带来人类照明领域的革命。它将通过发展照明的新概念和新模式来改善人类生存环境、提高人类的生活质量。今天,LED已成为国际公认的下一代固态照明光源,已成为信息时代的闪亮标志,将逐步取代白炽灯和荧光灯等传统照明技术,将照明技术带入一个崭新的时代。可以预见,在21世纪,半导体照明将迅速成为人类照明的主要方式,势必取代传统照明势在必行。

其实, 早在1907年,人类就发现了半导体材料通电发光现象,不过真正商用的LED是上世纪60年代。当时的LED由化合物半导体材料GaAsP制成,只能发出红光。在整个上世纪60、70年代,LED的发光效率非常低,而且不能激发非常重要的原色——蓝光。在此阶段,LED主要应用于各种昂贵设备,作为电子设备中的指示灯。进入20世纪90年代,随着氮化物LED的发明,LED的发光效率有了质的飞跃,LED已能发出红色、黄色、蓝色、绿色、橙色、琥珀色、蓝绿双色、红绿双色、黄绿色、纯绿色、翠绿色、白色各种光束。而组成白光的重要原色蓝光,也在1992年由日本著名LED企业日亚化学的中村修二发明。这样整个可见光领域的单色LED已经完整,能够满足各种单色发光的应用场所。

  

影响LED产业发展最重大的变化,是高亮度白光LED的发明。1997年,高亮度白光LED的出现具有划时代意义,使白光LED可能进入普通照明领域, 它将是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后最伟大的发明之一。

作为光源,LED的最大特点就是节能、环保(无辐射、益视) 和长寿命。LED光质好,光谱中无紫外线、红外线和热辐射,既无热量又无辐射,而且废弃物可回收,对环境没有任何污染,属于典型的绿色照明光源。

比之传统的白炽灯、荧光灯,LED不依靠灯丝发热来发光,能量转化效率非常高,LED的节电效率可以达到90%以上。在同样亮度下,LED的耗电量仅为普通白炽灯的1/10,而寿命却可以延长100倍。可以达到10万小时,以一天用6个小时计算,一只灯泡就可用50年。我国目前每年用于照明的电力接近2500亿度,其中若能有1/3采用半导体照明,每年就可节电1000亿度左右,基本上相当于三峡电站的年发电量。

与传统照明技术相比,LED的最大区别是结构和材料的不同,它是一种能够将电能转化为可见光的半导体,上下两层装有电极、中间有导电材料,就像一块汉堡包,可以发光的材料是夹层中的肉饼,光的颜色根据材料性质的不同而有所变化。

LED属于全固体冷光源,更小、更轻、更坚固,工作电压仅有两伏特,使用寿命长达10万小时。按照通常的光效定义,LED的发光效率并不高,但由于LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,效率可达80-90%,同等光效的白炽灯可见光效率仅为10-20%;单体LED的功率一般在0.05-1W,通过集群方式可以满足不同需要。

  突出的优点、广泛的用途

  到过美国纽约时代广场的人也许不会忘记,高高在上的可口可乐广告画面清晰,色彩鲜艳,栩栩如生,在电脑控制下的图象变幻无穷。其实,早在上个世纪90年代初,德国慕尼黑机场以及法国和西班牙的高速公路上就出现了采用LED照明的广告牌或道路指示灯,检修时不用登高打开灯箱,只要在地面打开导光管的光源盒,就能更换光源。

LED魅力四射,优点多多。除了寿命长、耗能低之外,LED更大的长处有三点:一是应用非常灵活,可以做成点、线、面各种形式的轻薄短小产品;二是环保效益更佳,由于光谱中没有紫外线和红外线,既没有热量,也没有辐射,属于典型的绿色照明光源,而且废弃物可回收,没有污染;三是控制极为方便,只要调整电流,就可以随意调光,不同光色的组合变化多端,利用时序控制电路,更能达到丰富多彩的动态变化效果。

LED不仅可用于大型广告显示屏,还可以用于城市夜景照明,在勾勒轮廓上可以大显身手,能够模拟任何色彩,光通量的损耗和维护费用也大大降低。现在很多城市的楼宇都是依靠高功率射灯勾画建筑轮廓,非常耗电。近几年电力紧张,城市亮化工程不得不停下来。从视觉效果看,射灯依靠的是楼宇反光,需要很高的亮度,而LED是自身发光,在同样视觉效果下能耗将大大降低。由于体积小,LED适合制作成线条灯具,LED作成地灯,指示方向、步道和车道,安全可靠,经久耐用。以往,在城市的夜空中,最妖娆的也许就数霓虹灯了,但是,由于霓虹灯最容易损坏,我们常常看到,霓虹灯显示的画面和文字总是缺胳膊掉腿。如果采用LED取代霓虹灯作为显示标志,不仅可以避免残缺不全的遗憾,而且可以达到随欲的境界。

  资料显示,北京地铁照明每年更换的灯就有10%左右,而长寿命省电LED的使用必然会减少大量更换维护费用,这对城市公共照明无疑是一条可行的解决之道。可以预测,未来5年LED必然在国内景观照明中得到迅速普及。重庆市政府计划在2006年投资1.6亿元人民币来支持景观照明,加上地方各区和建筑业主再自行配套,预计投资将在3亿元人民币左右。

  

2008年北京奥运会、2010年上海世博会召开,也会大大促进LED在景观照明中的应用。据保守估计,假如全国100座大中城市,每座城市平均在景观照明上的投资为1亿元人民币,将具有100亿元人民币的市场规模。目前LED管的价值约占景观产品的1/2,那么估计每年高亮度LED的用量约为100~200亿只。国家半导体照明协调领导小组办公室于2005年4月在厦门国际会议上发表的报告指出:到2008年,我国的城市景观灯光市场将达到200亿人民币左右,成为LED市场最大的应用领域。

LED显示屏正在迅速崛起,作为新一代显示媒体,LED已成为现代城市一道靓丽的风景线,广泛应用于各种公共场合。近年来,LED逐渐扩展到通用照明领域,从证券行情到股票机,从笔记本电脑到数码相机,从PDA到手机,从室内照明到汽车车灯,LED无处不在。有机LED显示屏的单个元素反应速度是LCD液晶屏的1000倍,在强光下也可以照看不误,并且适应零下40度的低温。据悉,国外一家公司正在开发一种头盗式取景器,将指甲盖大小的高分辨率有机LED显示器置入其中,戴上这种半透明头盔显示器,飞行员可以毫不费力地查看各种飞行数据;正在进行手术的外科医生眼睛无需离开手术台,就能看到复杂的诊断图像;飞行机械师在检修飞机时,目光所至即可看到相应部件的维修手册。更令人心动不已的是,戴上有机LED显示屏制成的眼镜,还可以开开心心看电影,视角可以达到160度。

未来的LED新应用领域,将是以汽车照明、信号灯、显示器、相机用闪光灯、面板背光源以及室内照明市场等为主。其中汽车市场,由于LED具有耗电量低、不需暖灯时间、体积小、寿命长、耐震性佳等优势,完全符合汽车照明应用的需求,目前欧洲80%以上的汽车采用了LED照明。例如普遍采用的高位刹车灯,由于LED反应速度比传统白炽灯快一个数量级,相比传统白炽灯可以给后车增加0.3秒的反应时间,可以大大降低追尾事故的发生。同时我国也规定,上高速公路的汽车必须按照安装LED雾灯。在汽车照明领域,除了前大灯目前LED还达不到大规模应用的要求,其他如仪表指示灯、车内照明灯、尾灯等都可以用LED取代。LED灯在汽车照明的优势就是可以制作成任何形状,同时LED灯的寿命往往超过汽车使用寿命,不需要更换。目前除了第三煞车灯约有70%以上系采用高亮度LED外,未来包括头灯、尾灯、方向灯、车内照明等亦开始逐渐转向采用高亮度LED,业者预估,汽车照明市场将是LED下一波快速成长的主要动力来源。

在LCD 面板背光源的应用方面,LED也深具成长潜力,这种需求占整个市场的近60%。目前LCD面板的背光源主要以冷阴极管为主,虽然CCFL具有线型发光、光源均匀等特点,不过耗电量高、不环保为其缺点,相较之下,LED因采单点发光、耗电量低,再加上寿命长、短小轻薄、具环保等优势,使得目前LED已逐渐取代CCFL大量用于手机、PDA、数字相机、车用面板以及手持式DVD播放机等产品,未来更将逐步朝向LCD监视器、NB、液晶电视等领域迈进。目前丰田合成已经开发成功32寸LCD的背光源。东芝公司在其著名的U100笔记本7.2英寸液晶屏上,采用了32个LED的独立控制机构来实现背照光系统,功率却仅有1.3W。而同等尺寸液晶屏需要的CCFT(Cold Cathode Fluorescent Tube冷阴极荧光管),耗电要达2.5W以上。耗电减少也直接延长了U100的电池续航时间,增强了笔记本的便携性。采用了LED背光灯的液晶电视,其色域范围可以超过NTSC的100%,达到105%,而传统的CCFT背光源最多达到NTSC 的78%。采用LED作为背光源,有望解决LCD色饱和度不够的致命缺点。现在制约LED大规模进入大屏幕背光源市场的仍然是价格问题。

  

  另外在光通讯领域,LED有可能迎来新的发展高潮。国内智能大厦已经开始施工。例如镇江恒美家园就是光纤入户,实现电视、电话和互联网三网的融合。在这个过程中,就需要大量的收发、交换和开关器件。目前光纤的价格已经降到可以接受的范围,光纤入户、光纤到桌面完全可能。这可能给LED带来一个爆发性的增长。

  

  随着器件水平的发展,有一些新的应用也被开发。国际上有报道在农业上,利用特殊波长的紫外LED可以杀虫。在医疗领域,比如治疗癌症,可以将特殊波长紫外LED植入体内,有针对的对癌细胞进行照射。

  

中国电子元件协会预计,2005年中国高亮LED市场将有50%的增长。类似日亚化学这样领先的LED厂商,并不急于进入普通照明领域,高端市场的容量已经让他们做不过来了。

 2010年前后,LED将真正进入普通照明领域。目前工业生产LED的关键技术指标——发光效率是 50 lm/W,高于白炽灯典型的发光效率 15 lm/W,不及荧光灯典型的发光效率 80 lm/W。世界领先的LED厂商日本日亚化学预测,超过 100 lm/W高亮LED最快也要到2008年才能开发成功。业内专家普遍认为,LED要进入日常照明领域,至少要达到 120 lm/W的发光效率。

  

产业前景: LED照亮未来

  在现代都市中,大功率气体放电灯、泛光照明、霓虹灯、灯箱广告等光源所产生的光污染,已经对人类、自然环境以及天文观察造成严重危害。21世纪,解决光污染,是照明技术急待突破的课题,LED应运而生,前途无量。

白光LED的出现,是LED从标识功能向照明功能跨出的实质性一步。白光LED最接近日光,更能较好反映照射物体的真实颜色,所以,从技术角度看,白光LED无疑是LED最尖端的技术。

  白光LED的应用市场将非常广泛,也是取代白炽钨丝灯泡及荧光灯的“杀手”。目前,白色LED已开始进入一些应用领域,应急灯、手电筒、闪光灯等产品相继问世。但是,由于价格十分昂贵,故而难以普及。一组亮度相当于40瓦白炽灯的白色LED,其售价为220美元,白色LED普及的前提是价格下降,而价格下降必须在白色LED形成一定市场规模才有可能,毫无疑问,两者的融合最终有赖于技术进步。

预计在2010-2020年内,逐步取代现有白炽灯和荧光灯进入普通照明领域,从而引发照明工业的新飞跃,给社会带来巨大的能源和环保效应。美国能源部计划,2010年前后,美国将有55%的白炽灯和荧光灯被LED替代,每年节电价值可达350亿美元,可能形成一个500亿美元的大产业。日本提出,LED将在2006年大规模替代传统白炽灯。为了抢占半导体照明产业的制高点,世界三大照明工业巨头(通用电气、飞利浦、奥斯拉姆)纷纷与半导体公司结合,组建半导体照明公司。目标是在2010年前把LED发光效率再提高8倍,价格降低99%。

LED产业最诱人的前景也许还不是目前看到的应用。目前国际上普遍的看法是,光电子技术是21世纪的尖端科技。如果将21世纪具有代表意义的主导产业排序,第一是光电子产业,第二是信息通信产业,第三是健康和福利产业。而LED正是光电子产业中最重要的光电子材料和组件,是整个光电子产业的基础。

目前最活跃的光电子产业中,例如光通信向超大容量、高速率和全光网方向发展,超大容量DWDM的全光网络将成为主要的发展趋势;光显示向真彩色、高分辨率、高清晰度、大屏幕和平面化方向发展;光存储将更多地采用新技术和新材料,开发出新一代高密度、高速光存储技术和系统;光输出入产品向多功能、高速化、低成本方向发展;光器件的发展趋势是小型化、高可靠性、多功能、模块化和集成化;激光技术向全固化、超短波长、微加工和高可靠性等方向发展,激光技术与其它学科的融合以及应用领域范围不断扩大;光子计算与光信息处理产业、全光电子通信产业、光子集成器件产业、聚合物光纤光缆产业、聚合物光电器件产业和光子传感器产业等等,无不是以LED为代表的光电子材料和组件为基础。

  

  科学界预测,到2005年,光电子产业的产值将达到电子产业产值水平;到2010年,以光电子信息技术为主导的信息产业将形成5万亿美元的产业规模;2010年至2015年,光电子产业可能会取代传统电子产业,成为21世纪最大的产业,并成为衡量一个国家经济发展和综合国力的重要标志。

  

  其实在LED产业领域,也有类似微电子领域的摩尔定律。安捷伦的前任技术科学家Roland Haitz 预测,LED的价格每十年将为原来的10分之一,性能则提高20倍,这个预测后来被业界称为Haitz定律。正是这个预测,给未来的LED产业带来了无限广阔的前景。

  

 

各国半导体照明计划

  

中国绿色照明工程促进项目办公室做过一个专项调查,我国照明用电每年在3000亿度以上,用LED取代全部白炽灯或部分取代荧光灯,节省1/3的照明用电,就意味着节约1000亿度,相当于一个总投资超过2000亿三峡工程全年的发电量。这对能源十分紧张的中国来说,无疑具有十分重要的意义。同样,美国能源部也有一个类似的预测,到2010年美国一半的白炽灯如果由LED取代的话,仅节约的电费就达到350亿美元。在使用寿命方面,LED采用固体封装,结构牢固,寿命达10万小时,是荧光灯的10倍,白炽灯的100倍。在环保方面,用LED替代荧光灯,避免了荧光灯管破裂溢出汞的二次污染。

正是在这种背景下,美国、日本、欧洲、韩国等纷纷推出相应的国家半导体照明计划,以抢占制高点。

  美国2000年制订的“下一代照明计划”(NGLI)被列入了能源法案,计划从2000年~2010年,投资5亿美元。美国半导体照明计划将取得这样的成绩:减少2.58亿吨碳污染物的排出;少建133座新的电站;预计到2010年,55%的白炽灯和荧光灯被半导体灯取代,到2025年,固态照明光源的使用将使照明用电减少一半,每年节电额达350亿美元;累计节约财政开支1150亿美元;形成一个每年产值超过500亿美元的半导体照明产业市场;带来高质量的数以百万计的工作机会。

  

日本于1998年在世界率先开展“21世纪照明”计划,旨在通过使用长寿命、更薄更轻的氮化镓(GaN)高效蓝光和紫外LED技术使得照明的能量效率提高为传统荧光灯的两倍,减少CO2的产生,并在2006年完成用LED替代50%的传统照明。整个计划的财政预算为60亿日元。从1998~2002年,耗资50亿日元的第一期目标,目前已经完成。现在,日本正在实施第二期计划,计划到2010年LED的发光效率达到120 lm/W。

  

  欧盟的“彩虹计划”在2000年7月启动,通过欧盟的补助金来推广白光发光二极管的应用。希望通过应用半导体照明实现高效、节能、不使用有害环境的材料、模拟自然光的目标。

  

  韩国“氮化镓(GaN)半导体开发计划”从2000年至2008年,由政府投入4.72亿美元,企业投入7.36亿美元来进行。研究项目包括以氮化镓(GaN)为研究材料的白光LED,蓝、绿光激光二极管及高功率电子组件三大领域。

  

顺应世界高新技术产业发展这一潮流,我国政府也于2003年6月启动了“国家半导体照明工程”,将培育新型大功率白光LED通用照明产业,通过阶段性目标,最终形成有核心竞争力的中国半导体照明产业。

2003年6月17日,由中国科技部牵头成立了跨部门、跨地区、跨行业的“国家半导体照明工程协调领导小组”,提出了我国实施半导体照明工程的总体方针,确定从协调领导小组成立之日起,到2005年年底前的这段时间,为半导体照明工程项目的紧急启动期,并在“十五”攻关计划中紧急启动半导体照明产业化关键技术重大项目,在此期间要结合制定国家中长期科技发展规划和第十一个科技五年计划,研究提出中国半导体照明产业发展的总体战略和实施方案。从2006年的“十一五”开始,国家将把半导体照明工程作为一个重大工程进行推动。

  

  目前,科技部已经批准上海、大连、南昌、厦门以及深圳作为产业化基地。今年6月,深圳“国家半导体照明工程产业化基地”在宝安区光明高新技术园区奠基挂牌,产业基地的目标是——至2010年,上、中、下游及应用产品企业超过200家,年销售收入接近1000亿元,创汇超过25亿美元。

  

  2004年通过科技部产业化基地批准的南昌市,计划建设以“一区”(南昌国家高新技术产业开发区)、“一校”(南昌大学)为基本框架,在以企业为投资主体的同时,市政府每年拨出600万元专项资金,用于支持企业研发、技术公共平台建设和项目贷款贴息,并通过人才资源整合及创新机制,集中力量新建两个国家级工程技术研究中心。按照基地建设阶段目标,“十五”和“十一五”期间,基地内企业投资将分别达10亿元和20亿元,至2005年和2010年,其半导体发光材料和器件、显示屏照明光源和LED灯具将分别达到每年30亿元和100亿元的经济规模。

  

  最早被科技部批准成为产业化基地的厦门市将光电产业作为新型产业给予政策和资金等方面的倾斜支持。厦门市高新区已决定设立“厦门光电子孵化器”,以创业孵化方面的经验和优势,在资本、技术、人才、管理等多个方面为这些科技型中小企业提供专业化的服务和支持,推动这些企业的快速成长。同时加快由“孵化企业”向“孵化产业”推进,迅速培育出一条产业链和产业带。另外,中国台湾作为全球第二大LED产业基地,而厦门正是台湾企业产业转移的最佳目的地之一。近两年来,台湾的光电产业正在向祖国大陆进行大规模的产业梯度转移。目前在厦门大型光电企业中,有三分之一来自台湾,落户厦门火炬高新区的大型LED企业中就有自台湾明达、趋动等。厦门市已经确立了建立台湾光电子产业二次创业产业基地目标。预计到2010年,厦门光电子产业规模将达到200亿元的规模。

  

  粗略计算5大产业基地的目标,到2010年,整个中国LED产业将超过1500亿元的规模。

  

我国拥有巨大的照明工业和照明市场,去年,我国照明电器销售收入445亿元,出口创汇43亿美元,专家预计3年内我国发光二极管产业的产值可达30亿~40亿美元。在半导体发光器件领域,我国与世界先进水平差距较小,我国自主研制的第一个LED比世界上第一个LED仅仅晚几个月,整体技术水平也只比发达国家相差3年左右。为了适应高速增长的市场需求,我国已将LED分别列为31项国家鼓励发展的电子产品和20种鼓励外商投资的电子产品和技术。

中国: “国家半导体照明工程”启动

美国在2005年至2025年间可节约一次能源1万亿度,相当于少建41座100万千瓦电站,照明用户可节省1286亿美元。我国专家预测,我国在2005年至2015年间,半导体照明可累计节能4000亿度,为用户节约2600亿元电费支出,创造1500亿元产值,解决100万人口就业。到2015年后,中国半导体照明每年节约的电能将超过三峡电站全年的发电量。

我国是世界照明生产、消费和出口大国,照明用电占我国总发电量的12%,并正以每年5%的速度增长。我国占有世界灯具出口市场的60%。因此,加大对半导体照明产业关键技术的协作攻关力度,加快其产业化进程,对于保持我国灯具行业的现有优势,缓解电力紧缺,有着重要意义。

半导体照明在我国引起了有关部门的高度重视。科技部于2003年6月会同有关部委成立了跨部门、跨地区的协调领导小组,正式启动国家半导体照明工程。由科技部、信息产业部等6部委和14个地方政府共同实施的“国家半导体照明工程”首批50个项目已经正式启动。还将设立“半导体照明产业化技术开发专项”,以产业化为目标,解决市场急需的半导体照明应用产品低成本产业化技术,培育新型大功率半导体照明产业,重点在大功率、高亮度半导体发光体芯片制造及封装产业化,照明系统技术及重大应用产品开发等两个方面。

一年多来,科技部联合有关部门、行业、地方,已形成8个部门、行业、18个省市地方通力协作.

产业化关键技术及装备取得重大突破

  用于白光照明的功率型芯片开发成功,指标达到国际先进水平,填补了国内空白,改变了完全依赖进口的局面,2004年国产芯片已占领20%%国内市场。功率型白光led封装发光效率超过30流明/瓦,达到国际先进水平。用于半导体照明的mocvd机、划片机、分选机等关键装备研发取得实质性进展,生产型mocvd已装配完毕,正处于工艺调试阶段。产业化关键技术及装备的突破推动了我国半导体照明产业的快速升级,为支撑我国半导体照明产业的发展打下坚实基础。

  应用产品开发与示范成效显著

  应用产品层出不穷,继交通灯、全彩大屏幕显示、城市景观照明的应用之后,工程启动一年多来,开发出功率型led矿灯、台灯、汽车灯,功率型led太阳能庭院灯、功率型射灯、火车车厢用功率型led灯等20余种新产品,已开始小批量生产并有部分产品出口。攻关项目应用课题承担单位2004年新增产值2.2亿元,出口100万美元;北京、上海、厦门、重庆等地纷纷推出应用示范工程,在城市景观照明中计划大规模采用半导体照明。

  人才、专利、标准三大战略顺利实施

  目前,已引进境外高水平人才50余人,在海外为国内企业服务的人员近30人;已受理和批准专利150余项,委托国家知识产权局正在进行知识产权战略研究;由信息产业部、中国照明电器协会、中国照明学会等部门参加的标准工作已经启动。

  社会民间资本大量进入

  半导体照明工程启动以来,积极推动资本运作,以国家投入为引导,吸引社会投资。目前,国家投入研发经费1个亿,已吸引总投资超过40亿元,经费投入比例是1(国拨)∶1.5(地方)∶40(新增投资),民营资本占新增投资80%%以上,新建公司5家以上,民营资本开始介入工程研发及产业促进中心等领域,显示了强大的市场推动力。

  研发及产业联盟促产业发展

  2004年10月“国家半导体照明工程研发及产业联盟”成立。联盟是由从事半导体照明相关行业的企业、研发机构、投资机构等,特别是承担国家半导体照明工程项目单位为主,按照“自愿、平等、合作”的原则发起成立的。联盟以“联合、创新、求实、发展”为宗旨,重点是知识产权保护、行业标准制定、加强行业自律等方面,通过资源整合,将把联盟创建成一个庞大的利益共同体,从而提升中国半导体照明产业的国际竞争力。

国际论坛和展览、培训等加快国际合作与交流2004年3月,国家半导体照明工程协调领导小组办公室联合有关单位,成功举办首届“中国(上海)国际半导体照明论坛与展览会”,是目前为止国内半导体照明领域最高层次的国际会议。2005年4月,国家半导体照明工程协调领导小组办公室将和厦门市人民政府联合主办第二届“国际半导体照明论坛与展览会”。举办单位已在“中国半导体照明网”(www.china-led.net)上开辟专栏,及时发布有关本届论坛和展览的信息,届时,还将成立“海峡两岸三地半导体照明产业促进会”等系列活动。此外,协调领导小组办公室还邀请20余名境外知名专家,在南昌、北京、上海等地完成150人次的专业培训。

目前,科技部正加强与各部门行业及地方的协调与集成,继续坚持“政府引导,市场化运作”的方针,以“近期解决特殊照明市场急需的产业化关键技术,中远期培育白光led普通照明产业”为目标,推动相应的科技及产业政策出台,促进区域产业集群的建立并形成产业链,以扩大国内需求为主导和积极扩大出口需求相结合,采取自主开发和技术引进的混合式开发战略,加强龙头培育企业。同时积极开展国际合作,充分利用国内外两种资源、两个市场,推动中国半导体照明产业成为有国际竞争力的新兴产业。

2003年6月17日,国家半导体照明工程协调领导小组宣告成立,科技部会同信息产业部、建设部、教育部、中国轻工业联合会、中国科学院等行业和地方,开始共同启动半导体照明工程。记者日前采访了该小组组长、科技部高新技术发展及产业化司司长李健。

半导体灯好在哪儿?  

李健司长举了两个数字:同样亮度下,电能消耗仅为白炽灯的1/10,而寿命则是白炽灯的100倍。“100倍是个什么概念呢?以一天点6小时计算,一盏灯就可用50年,你一辈子也用不了两盏灯。” 

 “辉光灿烂欺明月,烟焰迷离夺彩霞”,这是电灯刚问世时人们的赞美,而半导体灯才真正是五光十色“夺彩霞”,它可以发出各种颜色。随着人们生活水平提高,对环保要求越来越高。荧光灯解决不了频闪问题,半导体灯却不存在这个问题,是真正意义上的“绿色照明”。 

由于半导体灯具有节能、长寿命、免维护、易控制、环保等优点,所以业内人士普遍认为,如同半导体晶体管替代电子管一样,半导体灯替代传统灯也是大势所趋。

对于半导体灯来说,红光、黄光灯是低端产品,这种灯目前已实现批量生产,其中我国的生产成本最有竞争力,已用于道路照明、装饰等特种照明。低成本、高亮度、大功率的白光灯才是高端产品。美国最新开发出5瓦的白光灯,我国则可生产1.5瓦白光灯。但价格都太高,是白炽灯的十几倍。因此,日本、美国、欧盟等启动的半导体照明计划,主攻方向之一就是降低造价。他们提出的让半导体灯经济可行并大规模替代白炽灯的时间表,大致为2006年和2007年。 

  巨大的机遇 

 “我国发展半导体照明产业的机遇很好。”李健向记者分析了几大有利条件。 

第一,中国拥有巨大的照明工业和照明市场。我国现在是世界上第一大照明电器生产国和第二大照明电器出口国。去年销售收入达445亿元,出口创汇达43亿美元。美国的年照明用电为6000亿千瓦时,约占用电总量的20%。我国人口5倍于美国,目前年照明用电才2000亿千瓦时,仅为美国的1/3,占全国用电总量的12%。这意味着照明工业在我国有着巨大的发展空间。全面建设小康社会,广大群众对新型照明更是有着旺盛的需求。 

第二,我国在这个领域已具备一定的技术和产业基础。我国自主研制的第一个发光二极管,比世界上第一个发光二极管只晚几个月。专家认为,从总体上看,目前我国半导体发光二极管产业的技术水平与发达国家只相差3年左右。我国已初步形成从外延片生产、芯片制备、器件封装到集成应用的比较完整的产业链。尤其是封装已在国际市场上占有相当大的份额,我国生产的红光、黄光半导体灯在全球最有竞争力,优势就在于封装。

第三,半导体照明产业是一个技术密集型加劳动密集型产业,比较适合我们的国情,其风险和难度都低于微电子产业。 

李健强调:“这样好的机遇我们必须紧紧咬住。” 

  机制创新加政策拉动 

 “发展我国半导体照明产业的战略目标不仅在于突破一批关键技术,掌握一批知识产权,更重要的是,要研究开发与资本运作并重。在继续倡导产学研联合攻关的同时,要发挥企业特别是民营企业的主体作用,使企业真正成为这个工程的投资主体、实施主体、受益主体。”李健指出,另一方面,还要以应用促发展。半导体照明有外延、芯片、封装、应用几个环节,首先要抓离市场最近的终端产品应用,尽快实现产业化。李健提出几项建议: 

将半导体照明产业纳入国家重点发展的高新技术产业给予大力支持。出台国家半导体照明工程计划,将半导体照明产品列入国家高新技术产品出口目录、节能产品目录和政府采购目录。 

当前首先抓在城市景观照明上的应用。考虑到性能价格比,发展半导体照明宜先从包括城市景观照明、道路交通照明、汽车照明等在内的特种照明抓起,特别是城市景观照明,可列入政府采购目录,最能发挥半导体灯用电少、寿命长、免维护的优势。同时,抓紧低成本、高亮度、大功率白光二极管及其系统的开发,让半导体灯早日进入千家万户。

 目前半导体照明产业尚未建立国际标准,要加快建立半导体照明产业标准,形成我国的自主知识产权。 

  在全球范围整合资源,打造产业链。不能一切从头做起搞小而全、大而全。半导体照明产业是一个世界性产业,必须坚持开放,主动参与国际分工,充分利用国内国外两个市场、两种资源。只有这样,我们才能与巨人同行,才能在这个新兴的高技术产业领域尽快形成气候,迅速形成有国际竞争力的中国半导体照明产业。