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半导体照明(LED)技术进步和产业发展

2012-06-02 08:51
铁马老言
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  半导体照明产业快速发展

  近年来,半导体照明技术快速发展,正向更高光效、更优良的光品质、更低成本、更可靠、更多功能和更广泛应用的方向发展。目前,国际上大功率白光LED产业化的光效水平已经达到130lm/W,实验室光效已达231lm/W;小功率白光LED实验室光效已达249lm/W。虽然半导体照明的技术创新和应用创新速度远远超过预期,但与400Im/W的理论光效相比,仍有巨大的发展空间。半导体照明在技术快速发展的同时不断催生出新的应用,竞争焦点主要集中在CaN基LED外延材料与芯片、高效高亮度大功率LED器件、LED功能性照明产品、智能化照明系统及解决方案,创新照明应用及MOCVD(金属有机物化学气相沉积设备)等重大装备开发等方面。

  目前,全球产业呈现出美、日、欧三足鼎立,韩国、中国大陆与台湾地区奋起直追的竞争格局。半导体照明产业已成为国际大企业战略转移的方向,产业整合速度加快,商业模式不断创新。在国家研发投入的持续支持和市场需求的拉动下,我国半导体照明技术创新能力也得到了迅速提升,产业链上游技术创新与国际水平差距逐步缩小,下游照明应用有望通过系统集成技术创新实现跨越式发展。部分产业化技术接近国际先进水平,功率型白光LED封装后光效超过110Im/W,接近国际先进水平。指示、显示和中大尺寸背光源产业初具规模,产业链日趋完整,功能性照明节能效果已经显现。标准制定及检测能力有了长足进步,目前我国已制定并公布了22项国家标准和行业标准。

  尽管半导体照明应用市场快速发展,但仍有很多技术问题亟待解决,迫切需要开展针对不同应用领域的高可靠、低成本的产业化关键技术研发,抢占下一代核心技术制高点。随着城镇化进程加快,对照明产品的消费将进一步增加,节能减排的压力日益增大,因此也迫切需要应用新的半导体照明技术和产品。

  2015年产业规模达到5000亿元

  《规划》提出,到2015年,半导体照明行业要实现从基础研究、前沿技术、应用技术到示范应用全创新链的重点技术突破,关键生产设备、重要原材料实现国产化;重点开发新型健康环保的半导体照明标准化、规格化产品,实现大规模的示范应用;建立具有国际先进水平的公共研发、检测和服务平台;完善科技创新和产业发展的政策与服务环境,建成一批试点示范城市和特色产业化基地,培育拥有知名品牌的龙头企业,形成具有国际竞争力的半导体照明产业。

  具体说来,技术目标上,产业化白光LED器件的光效要达到国际同期先进水平(150~200lm/W),LED光源/灯具光效达到130lm/w,有机发光二极管(OLED)照明灯具光效达到80lm/W,硅基半导体照明、创新应用、智能化照明系统及解决方案开发等达到世界领先水平,形成核心专利300项;产品目标上,80%以上的芯片实现国产化,大型MOCVD装备、关键原材料实现国产化,形成新型节能、环保及可持续发展的标准化、规格化、系统化应用产品,成本降低至2011年的1/5;产业目标上,产业规模达到5000亿元,培育20~30家掌握核心技术、拥有较多自主知识产权、自主品牌的龙头企业,扶持40~50家创新型高技术企业,建成50个‘十城万盏’试点示范城市和20个创新能力强、特色鲜明的产业化基地,完善产业链条,优化产业结构,提高市场占有率,显着提升半导体照明产业的国际竞争力;此外,还要培育和引进一批学科带头人、创新团队和科技创业人才,建立国际化、开放性的国家公共技术研发平台,完善我国半导体照明标准、检测和认证体系,发挥产业技术创新战略联盟的作用,推动产学研用深度结合,切实保障我国半导体照明产业的可持续发展。

  加强技术研究优化产业环境

  针对以上目标,《规划》提出了具体措施和重点任务。一是加强基础研究,解决宽禁带衬底上高效率LED芯片的若干基础科学问题,研究高密度载流子注入条件下的束缚激子及其复合机制;探索通信调制功能和LED照明器件相互影响机理。二是加强前沿技术研究。突破白光LED专利壁垒,光效达到国际同期先进水平;研究大尺寸si衬底等白光LED制备技术,加强单芯片白光、紫外发光二极管(UV-LED)、OLED等新的白光照明技术路线研究;突破高光效、高可靠、低成本的核心器件产业化技术;提升LED器件及系统可靠性;实现核心装备和关键配套原材料国产化,提升产业制造水平与盈利能力。三是强化应用技术研究。以抢占创新应用制高点为目标,以工艺创新、系统集成和解决方案为重点,开发高品质、多功能创新型半导体照明产品及系统,实现规模化生产;开发出具有性价比优势的半导体照明产品,替代低效照明产品;开展办公、商业、工业、农业、医疗和智能信息网络等领域的主题创新应用。四是建立共性技术平台。以创新的体制机制建立开放的、国际化的公共研发平台,加强共性关键技术研发;探索以企业为主体,政府、研究机构及公共机构共同参与的技术创新投入与人才激励机制,促进半导体照明前沿技术及产业化共性关键技术的研发与应用,支撑产品的创新应用和产业的可持续发展。五是完善产业发展环境建设。研究测试方法及开发相关测试设备,引导建立检测与质量认证体系,参与国际标准制定;开展知识产权战略研究,提升我国半导体照明产业专利分析和预警能力;积极探索EMC等商业推广模式。通过完善产业发展环境,促进技术研发和产业链构建,支撑示范应用,推动‘十城万盏’试点工作顺利实施。
 

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